Comunicación presentada al V Congreso Edificios Energía Casi Nula
Autor
- Domingo González Arias, Key Account, Saunier Duval (Vaillant Group)
Resumen
El Edificio Mirasierra objeto de este artículo, es un proyecto ejemplar de sostenibilidad, diseño, adaptabilidad y confort, con el mejor equilibrio entre los costos de ejecución y uso. Se trata de un edificio residencial multifamiliar en bloque de 4 plantas con una piscina en la cubierta. Está ubicado en c/ Pedro Laín Entalgo 11, Boadilla del Monte (Madrid). Cuenta con 10 viviendas y cada una es una parcela individual en altura entre los forjados. Su diseño permite que los usuarios personalicen su vivienda, manteniendo una serie de condiciones generales: suelo radiante (para calefacción y refrigeración), pilares con luz de seis metros para que los coches se muevan cómodamente, que el sótano respire por si hay un incendio que no pase nada al estar ventilado y muy interrelacionado con el jardín, aleros grandes y blancos para proteger del sol en verano pero que deje entrar la luz en invierno, escalera ventilada sin gasto en carpintería, que el ascensor sea grande y pueda ser usado por una persona con bicicleta, que las carpinterías sean muy grandes, y evitar que al asomarse dé la sensación de estar en un acantilado etc.. En definitiva, se ha conjugado las ventajas de los edificios unifamiliares y multifamiliares, empleando una sola fuente de energía, que para los servicios de climatización y ACS es mayoritariamente renovable, en la que destaca la sencillez de instalación y uso, así como un óptimo gasto en energía.
Palabras clave
Independencia, Unifamiliar, Aprovechamiento, Recursos
Edificio residencial en el presente que cumplen las exigencias medioambientales y de habitabilidad del futuro
Los edificios son los causantes de una cantidad muy importante de emisiones contaminantes, desde la fabricación de los materiales utilizados, pasando por los recursos empleados para su construcción, recogida y acumulación de desperdicios, así como durante su uso, incluido la reposición de equipos o reformas que tanto gustan hacer. El reto que nos proponemos es la optimización de todos los recursos (en ejecución y utilización), que el usuario se sienta tan satisfecho que no tenga la necesidad de ningún cambio y que alcance su bienestar con el mínimo costo.
Introducción
Se ha diseñado y posteriormente construido bajo las siguientes premisas:
- El elemento principal de diseño y protección, son los grandes aleros de losas de hormigón en blanco como elemento pasivo que protege al edificio de la radiación directa en verano y aprovecha la energía solar en invierno.
- Se busca que los muros opacos sean anchos (37 cm de espesor) y con buen aislamiento para evitar pérdidas. Se componen de: un pie de ladrillo, cámara con tratamiento térmico acústico mediante sistema Fixrock y paneles de lana de roca adheridos tipo 211 Fixrock de 60mm de espesor, trasdosado interior autoportante Pladur Metal con aislamiento interior de lana mineral Arena de 40 mm.
- Las viviendas cuentan con una gran proporción de vidrio por lo que este es de doble acristalamiento con luna interior de baja emisividad (posición 3) con cámara de 16mm rellena de gas argón.
- Todas las viviendas tienen ventilación cruzada.
- Construcción medioambientalmente sostenible mediante la reducción de tipos de materiales para simplificar, aprovecharlos lo máximo posible y evitar que el material sea malgasto, “mínimo derroche y desperdicios”.
- e potencia al máximo el concepto de “Eficiencia Energética” y confort, con un sistema muy probado que cuenta con más de 20 años de experiencia en Saunier Duval. Destaca su sencillez de instalación, de mantenimiento y uso, para que perdure su efectividad y eficiencia a lo largo de toda la vida. También permite alcanzar el mejor valor de “costo de funcionamiento” al que hace referencia la Directiva Europea 2012/27 y que junto a las características tan peculiares y avanzadas del diseño arquitectónico, compacidad etc. se consigue el objetivo del “costo óptimo” al que hace referencia la nueva Legislación. Este sistema se describirá en su apartado correspondiente.
- El aparcamiento se busca que esté ventilado naturalmente para evitar problemas de humos y favorecer la introducción de aire y luz como ocurre en el resto del edificio.
- El edificio aprovecha las cuatro orientaciones buscando en cada caso el soleamiento ideal.
- Con todo ello se ha conseguido un costo de venta muy ajustando dado que se trata de una promoción en cooperativa.
El Proyecto
El edificio está situado en la zona climática D3 en la localidad de Boadilla del Monte, Madrid. Dispone de una superficie de parcela de 1018m2, con una superficie construida de 1892,68 m2/c.
Consta de 10 viviendas, divididas en 3 alturas (más planta baja), en un único bloque con un núcleo de escaleras.
Los coeficientes de transmitancia (W/m2K) principales que se han empleado en el cerramiento exterior son:
Descripción del sistema adoptado para la climatización y producción de agua caliente sanitaria (ACS)
Se ha optado por una solución única con aerotermia individual para climatización. Este sistema con su regulación autoadaptativa, modulante y comunicación eBus, es el que mejor se adapta a las necesidades que cada usuario, con total independencia para seleccionar calefacción o refrigeración y el grado de confort. Separamos los equipos por servicio, la climatización mediante aerotermia compacta individual y la producción de ACS por medio de aerotermia “dedicada” colectiva. Así aprovechamos lo mejor de casa sistema sin ninguna interferencia en el periodo de verano. Todos los aparatos son bomba de calor aire/agua compacta (mínima cantidad de refrigerante en los equipos y nada en la instalación) con compresor eléctrico, pero gracias a su elevado rendimiento estacional, se consigue que la energía útil aportada sea mayoritariamente energía renovable. Ello simplifica mucho el tema de acometidas de combustible al edificio, pues la única energía convencional que emplea es la electricidad y con un grado de electrificación por vivienda bajo. Además, está preparado para que cuando lo deseen los usuarios y de manera muy sencilla, se alimenten los equipos mediante electricidad proveniente de solar fotovoltaica; así será 100% renovable, cero emisiones contaminantes y cero gasto en energía para los servicios que describimos. Las características de la instalación son:
- Climatización individual por vivienda con solución integral Saunier Duval por suelo radiante para climatizar verano/invierno con control y regulación modulante en cada vivienda y en cada local excepto los no principales. Este sistema alcanza la temperatura operativa que exige la legislación vigente, es decir, las condiciones óptimas de confort, con la mínima necesidad de energía útil.
- Como generador de aerotermia compacta individual para climatización, se ha empleado el modelo Genia Air 5/2, con un SCOP nominal de 4,76, el modelo Genia Air 8/2, con un SCOP de 4,43, llegando a alcanzar en refrigeración el SEER hasta un 5,2. Estos equipos son autoadaptativos en potencia y temperatura, gracias a la regulación MiPro modulante y su comunicación eBus.
- La producción de ACS es colectiva, se emplea aerotermia tipo “dedicada” de alta eficiencia, especialmente diseñada para conseguir los mejores resultados en agua caliente sanitaria, con 4 unidades de Magna Aqua 300/2C de la marca Saunier Duval, y que acumula en total 1.160 litros de agua útil.
- Cada Magna Aqua tiene un depósito acumulador y una bomba de calor aire/agua (aerotermia). Este sistema en su conjunto, alcanza un altísimo rendimiento estacional y mínimo gasto en energía, por los siguientes motivos:
- La bomba de calor no se ve afectado por una climatología adversa en invierno, pues el aire lo puede recoger del interior del local donde se ubique la máquina.
- La bomba de calor está incorporada al depósito, eliminando pérdidas de distribución de la energía.
- La Bomba de calor está diseñada para alcanzar el mejor rendimiento en calor, pues es siempre lo que tiene que aportar. Además de la bomba de calor aire/agua, incorpora una resistencia eléctrica que permitirá: alcanzar más temperatura del agua del depósito para aumentar la producción o utilizarla como tratamiento antilegionela por pasteurización.
- El equipo permite monitorizarlo y recibir la alimentación de energía eléctrica procedente de solar fotovoltaica. Con ello se alcanzaría que fuese 100% renovable, ecológica y gratuita.
- Este equipo utiliza energía renovable y gracias a su gran rendimiento estacional, se ha justificado como sistema alternativo en el HE4 del CTE, sustituyendo este sistema a la instalación de energía solar térmica (se adjunta la justificación en el apartado correspondiente).
Justificación del sistema alternativo empleado en aplicación de DB HE4 del C.T.E.
La novedad de este estudio es que se sustituyen los captadores solares, por un sistema alternativo que es muy sencillo de instalar, utilizar y mantener pudiendo cada usuario aplicar la domótica que decida. Además, mejora los resultados medioambientales respecto a lo exigido en la normativa vigente, cumpliendo todos los requeridos de la Comunidad Autónoma de Madrid. Es el sistema que de forma más fácil, consigue que perdure su eficacia a lo largo del ciclo de vida del edificio. Seguidamente exponemos el proceso de justificación.
En la Directiva 2009/28/CE se reconoce como energía renovable, en determinadas condiciones, la energía capturada por bombas de calor, según se dice en su artículo 5 y se define en el Anexo VII: Balance energético de las bombas de calor.
Posteriormente, la Decisión de la Comisión de 1 de marzo de 2013 (2013/114/UE) establece que las bombas de calor deben considerarse como renovables siempre que su SPF sea superior a 2,5 y que la determinación del SPF (Rendimiento estacional) debe efectuarse de acuerdo con la norma EN 14825:2012 para el servicio de calefacción. Para el servicio de ACS mediante bomba de calor, la normativa indicada que determina los rendimientos es la UNE EN 16147. Dicha norma exige la realización de una serie de ensayos en función de las condiciones de temperatura exterior para el tipo de ciclo de extracción declarado (S, L, XL, etc.).
La actualización del CTE de septiembre de 2013, establece la necesidad de calcular el consumo de energía primaria de los servicios de calefacción, refigeración y ACS, a través de unos coeficientes de paso que estarán declarados en un documento reconocido por el Ministerio.
La modificación al RITE de abril 2013, RD 238/2013, determina que se utilizarán energías renovables en los servicios de calefacción y ACS, siguiendo las exigencias del CTE, declarando los consumos de energía primaria y emisiones de CO2 justificadamente, a través de la utilización de coeficientes de paso publicados en documento reconocido por el ministerio y curvas de rendimientos de los fabricantes, con métodos reconocidos.
Desde el 14 de enero de 2016, los factores de emisión de CO2 y coeficientes de paso a energía primaria a utilizar en la justificación del CTE-HE4 vienen reflejadas en el documento reconocido «Factores de emisión de CO2 y coeficientes de paso de energía primaria de diferentes fuentes de energía consumidas en el sector de la edificación en España».
Cálculo de consumo
Nos basaremos en los datos y cálculo establecido en el HE 4 del CTE.
Para justificar el cumplimiento del HE4 según el criterio del RITE es necesario comparar el consumo de energía primaria y emisiones de CO2 de un sistema de referencia basado en una caldera de gas de rendimiento 0,92 y el sistema alternativo propuesto. El resultado será favorable si se demuestra que en cada uno de los apartados el sistema alternativo mejora a la referencia utilizando para ello los resultados de ahorros en el servicio de ACS o ACS y calefacción tal como indica el párrafo 5 del apartado 2,2,1 «Contribución solar mínima para ACS» del CTE-HE4
Los factores de conversión de energía final a primaria especificados en el documento reconocido mencionado.
a) INSTALACIÓN DE REFERENCIA (CALDERA RENDIMIENTO 92%) La instalación de referencia se compone de una caldera de gas del 92% de rendimiento trabajando anualmente en los servicios de calefacción y ACS considerando la cobertura solar necesaria para el cumpliminento del CTE.
b) INSTALACIÓN ALTERNATIVA
La instalación alternativa se compone de un equipo bomba de calor aerotérmico, dedicado a ACS, con rendimiento estacional superior a 2,5 según justificación en anexo utilizando la norma UNE EN 16147
b.1) Cálculo ACS a 60 ºC
b.2) Resultado contribución bomba de calor según UNE EN 16147
Nota importante: La norma UNE EN 16147:2017, en el punto 7.14.2, permite obtener el rendimiento estacional para diferentes zonas climáticas a partir de ensayos de ciclos de extracción de ACS, según tabla 4 de dicha norma y etiquetado L, XL, S, etc., contemplando en todos los casos, las pérdidas térmicas del acumulador dentro del consumo obtenido.
b.3) Resultado contribución apoyo eléctrico
c) Comparativo entre sistema de referencia y sistema alternativo
Resultados
Los ratios obtenidos por m2 y año de energía primaria NO renovable (consumida por el edificio y para los servicios de calefacción, refrigeración y ACS), que no ha sufrido ningún proceso de conversión o trasformación, es de 28,46 kWh/m2 año. Corresponden a unos indicadores parciales de: en calefacción: 11,09 kWh/m2 año, en refrigeración: 5,6 kWh/m2 año, en ACS: 11,77 kWh/m2 año. El ratio de emisiones globales de CO2 es de 3,98 kg CO2/m2 año.
Conclusiones
Los gastos que se prevén en el uso de la climatización son de aproximadamente 2,4 €/m2 año. Queremos destacar que todo ello se ha conseguido con un costo de instalación total (incluido el ACS hasta entrada a viviendas) de 90.000,0 €. Colocando los captadores fotovoltaicos necesarios, se conseguirá que sea 0,0 € el costo de la energía para estos servicios y 0,0 las emisiones.
Agradecimientos
En primer lugar a GESVIECO promotora que ha hecho posible este edificio. También al autor del proyecto de arquitectura que es el arquitecto D. Juan Ignacio Mera González y a todo su excelente equipo del estudio MH 10, a la ingeniería VALLADARES INGENIEROS, a la empresa constructora GENEO POLAND S. L. y a la empresa instaladora HISPANOGAS. Todos han sido piezas claves en la consecución del fin que nos hemos propuesto, para beneficio y satisfacción de los usuarios.