Comunicación presentada al IV Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autores
- Inés Díaz Regodón, WP leader, Centro Nacional Energías Renovables CENER
- Florencio Manteca González, Coord. proyecto EU-GUGLE, Centro Nacional Energías Renovables CENER
- Javier Llorente Yoldi, WP leader, Centro Nacional Energías Renovables CENER
- Francisco Serna Lumbreras, Centro Nacional Energías Renovables CENER
- Marta Sampedro Bores, Centro Nacional Energías Renovables CENER
Resumen
El proyecto europeo EU-GUGLE «European cities serving as Green Urban Gate towards Leadership in sustainable Energy» tiene como objetivo evaluar la viabilidad de las prácticas de rehabilitación energética y desarrollar estrategias y modelos que puedan ser aplicados a gran escala en toda Europa a partir del año 2020. Para ello se están llevando a cabo rehabilitaciones energéticas en diferentes barrios de Aquisgrán (Alemania), Milán (Italia), Tampere (Finlandia), Viena (Austria), Sestao (España) y Bratislava (Eslovaquia), 226.000 m2 en total, con unos objetivos de ahorro de energía primaria del 40-80% y un incremento de un 25% del consumo de energía de origen renovable. El proyecto se encuentra en su segunda fase de ejecución. Este artículo destaca algunos de los logros que se están consiguiendo en este proyecto.
Palabras clave
Rehabilitación Energética, Renovación de Barrios, Edificios de Consumo de Energía Casi Nulo
Introducción
La renovación de barrios basada en criterios de ahorro energético juega un papel crucial para alcanzar los objetivos energéticos y medioambientales que se ha marcado España y la Unión Europea. Por ello es necesario explorar tanto las estrategias que faciliten la transformación de los edificios hacia edificios más ahorradores o de consumo de energía casi nulo como el esfuerzo económico que ello supone.
EL proyecto europeo EU-GUGLE «EUropean cities serving as Green Urban Gate towards Leadership in sustainable Energy», de 6 años de duración (2013-2019) y un presupuesto de unos € 26,5 millones, tiene como objetivo evaluar la viabilidad de las prácticas de rehabilitación energética y desarrollar estrategias y modelos que puedan ser aplicados a gran escala en toda Europa a partir del año 2020. Para ello se están llevando a cabo rehabilitaciones energéticas en diferentes barrios de Aquisgrán (Alemania), Milán (Italia), Tampere (Finlandia), Viena (Austria), Sestao (España) y Bratislava (Eslovaquia), 226.000 m2 en total, con unos objetivos de ahorro de energía primaria del 40-80% y un incremento de un 25% de energías renovables. A este consorcio inicial se unen tres ciudades asociadas interesadas en replicar las experiencias testeadas en los pilotos: Gotemburgo (Suecia), Gaziantep (Turquía) Plovdiv (Bulgaria).
El presente proyecto está siendo cofinanciado por la Unión Europea mediante el Séptimo Programa Marco (Grant Agreement Nº: 314632).
Ciudades participantes. Proyectos pilotos
Todas las ciudades participantes disponen de un Plan de Acción de Energía Sostenible. Las acciones contempladas dentro del proyecto EU-GUGLE se alinean con la visión y objetivos contemplados en estas hojas de ruta, con el propósito de resaltar el impacto positivo de las renovaciones a gran escala y con la intención de reproducir sus resultados en otros distritos o barrios de las ciudades o en otras ciudades.
Los edificios objeto de investigación de EU-GUGLE son en su mayoría bloques de viviendas construidos entre 1950 y 1980, y en todos ellos se demostrarán los beneficios energéticos y sociales mediante la rehabilitación teniendo en cuenta el ratio coste-eficiencia.
Aquisgrán (Alemania)
El distrito Norte de Aquisgrán (Alemania) es una mezcla heterogénea de edificios nuevos y antiguos de uso industrial, público y residencial. Los edificios seleccionados en el proyecto EU-GUGLE son bloques de viviendas de los años 20’, 30’ y de los años 70’. En concreto, 391 viviendas sociales (más de 41.000 m2 en total) con una ocupación de 1.500 personas, que representan el 10% de la población del distrito Norte. Este barrio forma parte de un programa de desarrollo plurianual llamado Soziale Stadt Aachen-Nord donde se mejora la envolvente térmica de los edificios, se renuevan las instalaciones térmicas y se revitaliza toda la infraestructura energética. Los edificios piloto son propiedad del Ayuntamiento de Aquisgrán (75%) y GEWOGE, la empresa de vivienda pública (25%).
Medidas de mejora de la eficiencia energética y estimación de ahorros de energía y emisiones de CO2
En general, todos los edificios estaban escasamente aislados por lo que se han establecido medidas con distinto grado de aislamiento en fachadas, cubiertas y suelos. También se han sustituido las ventanas por otras de marco de madera y vidrio triple. Se han colocado sistemas de iluminación LED en zonas comunes con detectores de presencia y sistemas de ventilación mecánica con recuperación de calor en algunos edificios.
En cuanto a las instalaciones térmicas, todos los sistemas de generación de gas existentes para calefacción y ACS han sido reemplazados por sistemas de bomba de calor o de cogeneración en combinación con una nueva red de calor urbana que se ha construido en el barrio (ver apartado siguiente). Así mismo, han implantado contadores inteligentes.
La mejora de la envolvente térmica de estos edificios supone una reducción de la demanda de calefacción que varía entre un 39% y un 67%. Las medidas activas suponen un ahorro estimado entre un 64% y un 86% en energía primaria no renovable y entre un 56-86% la reducción de emisiones de CO2.
Sistema de aprovechamiento de calor residual de las aguas residuales
El uso del agua caliente dentro de los edificios es múltiple; entre ellos su utilización en duchas, bañeras, lavabos, lavavajillas y lavadoras. En todos estos usos el agua utilizada (residual), que va a parar a las redes urbanas, retiene gran parte de su energía inicial que podría ser recuperada.
En Aquisgrán, la temperatura en invierno de las aguas residuales en los sistemas de alcantarillado está entre 15 – 20, más alta que en otras ciudades, 9-14 ° C, debido al flujo adicional de agua geotérmica. Se trata por tanto de una fuente de energía, que se puede utilizar con éxito para el calentamiento de edificios a través de bombas de calor y recuperadores de calor.
La mayoría de las plantas realizadas en Alemania están funcionando en modo bivalente con bombas de calor en combinación con una caldera de gas. La ciudad de Aquisgrán ha instalado un nuevo sistema local de calefacción central que trabaja sólo en modo monovalente. Gran parte del calor suministrado a las viviendas renovadas, incluido el agua caliente, es producido por el nuevo sistema de calefacción (800.000 kWh /año) que recupera el calor del agua residual, mientras que las bombas de calor eléctricas utilizan la energía verde generada por las plantas fotovoltaicas.
El proyecto EU GUGLE ha estudiado la viabilidad económica de este sistema frente a la situación inicial y puede resumirse en la siguiente tabla:
En los edificios de EU-GUGLE, el calor proveniente de esta red urbana se combina con otros sistemas de apoyo:
- En algunos edificios, el calor de la red urbana se combina con sistemas centralizados de bombas de calor edificio con recuperación de calor ubicadas en cada edificio.
- En otros edificios, el calor de la red urbana se combina con el calor proveniente de otra red de calefacción urbana de cogeneración.
- En un edificio, el calor de la red urbana se combina con un sistema centralizado con caldera de gas.
Bratislava (Eslovaquia)
EU-GUGLE también llevará a cabo mejoras en dos distritos, en la zona centro y en la parte occidental de Bratislava, donde la imperiosa necesidad de soluciones habitacionales que se produjo hace algunas décadas tuvo como resultado la construcción de un gran número de viviendas de bajo coste y mala calidad. Más de 8.000 m2 de uso residencial se están rehabilitando, siendo en su mayoría de propiedad privada y están conectados a una red de calefacción urbana.
Medidas de mejora de la eficiencia energética y estimación de ahorros de energía y emisiones de CO2
Las mejoras pasivas incluyen la adición de 12 cm aislamiento exterior de fachada a los 8 cm existentes, 24 cm en cubierta a los 15 cm existentes y 10 cm en suelo en contacto con la planta baja, sustitución de ventanas de vidrio doble por otras más eficientes, cierre de balcones e instalación de un sistema de recuperación de calor con un 78% de eficiencia Con todas las medidas se puede conseguir aproximadamente un 46% del ahorro de energía
Las mejoras en los sistemas incluyen la desconexión de la calefacción urbana. El antiguo sistema de calefacción urbana (suministrado por una cogeneración) ha sido sustituido por un sistema centralizado de bomba de calor con un SCOP de 4,35 y un sistema fotovoltaico de 10 kWp. Un sistema de iluminación LED ha sido implementado en espacios comunes.
Con todas las medidas se estima un ahorro del 80% en energía final y un 48% en energía primaria no renovable. La reducción de emisiones de CO2 es de alrededor del 71%.
El proyecto EU GUGLE ha estudiado la viabilidad económica del sistema centralizado de bomba de calor+ PV frente a la situación existente que puede resumirse en la siguiente tabla:
Tampere (Finlandia)
El distrito de Tammela, en la ciudad finlandesa de Tampere, es otro de los bancos de pruebas de EU-GUGLE. En esta zona se han rehabilitado 400 viviendas (32.500 m2) de propiedad privada en las que viven unas 560 personas en ocho edificaciones construidas entre los años 60 y 80 del siglo pasado. Este barrio está habitado principalmente por jubilados con renta fija, parejas jóvenes y estudiantes. Las viviendas son de propiedad privada, a través del modelo finlandés de sociedad de responsabilidad limitada de vivienda.
Medidas de mejora de la eficiencia energética y estimación de ahorros de energía y emisiones de CO2
La situación inicial de los edificios del barrio de Tammela no era tan deficitaria en comparación con otros pilotos del proyecto EU-GUGLE. Sus envolventes partían de un espesor de aislamiento significativo tanto en fachada como en cubierta, y las ventanas eran de buena calidad térmica.
En todos los casos, la demanda de energía de los edificios se suministraba por un sistema de calefacción urbana, principalmente generado por centrales de biomasa (astillas y pellets) y plantas de cogeneración de gas natural y residuos lo que supone un aporte de 51,4% de energía renovable. El sistema eléctrico viene suministrado en un 20% por energía renovable (eólica y biomasa).
Las medidas adoptadas que se han implementado en los edificios de Tampere incluyen principalmente:
- La adición de 10-20 cm de aislamiento térmico en fachadas (U = 0,2 W/m2K), sustitución de ventanas (U = 1 W/m2K) y cierre de balcones.
- Además se ha instalado un sistema de iluminación LED con control de presencia y un sistema de recuperación del calor de extracción del sistema de ventilación a través de bomba de calor (con diferentes potencias (50 kW, 17, 40 kW…; COP 2-4) para calefacción y ACS que apoyan el sistema de calefacción urbano de la ciudad de Tampere.
- También se ha instalado sistemas de energía solar térmica en algunos edificios y sistemas de monitorización remota en todos ellos.
La mejora de la envolvente térmica de estos edificios supone una reducción de la demanda de calefacción que oscila entre un 20% y un 45%. Estas medidas junto las medidas activas suponen un ahorro estimado de un 60-70% de energía final, un 40-55% de energía primaria no renovable y en torno a un 60-70% de reducción de emisiones de CO2.
Sistema de recuperación del calor del aire de extracción del sistema de ventilación a través de bomba de calor
Con el objetivo de reducir el consumo de energía la calefacción urbana se ha combinado con un sistema de recuperación del calor del aire de extracción del sistema de ventilación a través de una bomba de calor.
Las figuras siguientes muestran el consumo de calor medido en uno de los edificios de Tampere. La bomba de calor se instaló a finales de 2014. La reducción del consumo de calor de la red de distrito debido a la recuperación de calor del aire de extracción de ventilación fue de casi el 60%. Antes de esta medida, se instalaron nuevas ventanas (valor U 0,8) y 10 cm de aislamiento en los cerramientos en 2013. Su impacto en el consumo de calor de la red de distrito supuso sólo una reducción del 15%.
La siguiente tabla muestra un análisis comparativo de este sistema respecto a la solución estándar:
Milán (Italia)
En el caso de Milán, se prevé la rehabilitación de más de 17.500 m2 de superficie construida en su mayor parte de uso residencial y una guardería, ubicados en los distritos administrativos 4 y 5, situados al sur de la ciudad. En los últimos años, la ciudad ha desarrollado planes energéticos ambientales y de movilidad sostenible, donde la regulación municipal de construcción se ha actualizado con la inclusión de incentivos para edificios de alta eficiencia.
Medidas de mejora de la eficiencia energética y estimación de ahorros de energía y emisiones de CO2
Las mejoras pasivas planteadas en los pilotos milaneses son muy ambiciosas, incluyendo aislamiento en fachada, en cubierta, en planta baja, así como un tratamiento especial de los diferentes puentes térmicos. Además, las ventanas serán reemplazadas por soluciones con vidrios triples. Se instalará un sistema descentralizado de ventilación mecánica con sistema de recuperación de calor y un sistema de iluminación LED en los espacios comunes.
Algunos de los edificios se conectan a la red urbana de calefacción. También se prevé la instalación de paneles fotovoltaicos en cubierta en alguno de ellos.
La mejora de la envolvente térmica de estos edificios supone una reducción de la demanda de calefacción que oscila entre un 45% y un 65%. Estas medidas junto con las medidas activas suponen un ahorro estimado de un 70% de energía final, un 70-80% de energía primaria no renovable y en torno a un 70-80% de reducción de emisiones de CO2.
Sestao (Vizcaya-España)
EU-GUGLE también tiene presencia en nuestro país, más concretamente, en Sestao, a 11 kilómetros de Bilbao. Fue uno de los municipios de Vizcaya que se desarrollaron durante el auge industrial del siglo XIX. El distrito donde se encuentra la zona a rehabilitar está en la zona baja de Sestao y es uno de los más afectados por el proceso de desindustrialización.
Se tratan de edificios residenciales que se construyeron con el objetivo de alojar a los trabajadores de la empresa Altos Hornos, la mayoría de ellos con estructuras de madera, mal conservados y con una antigüedad que oscila entre los 80 y los 100 años. La mayoría de las viviendas son de titularidad pública, aunque algunos están en mano de propietarios privados.
Medidas de mejora de la eficiencia energética y estimación de ahorros de energía y emisiones de CO2
Los edificios originales de Sestao presentaban escaso o ningún aislamiento en sus cerramientos. Por tanto, las medidas pasivas adoptadas se centran en la adición de aislamiento, sustitución de ventanas por otras de mejor comportamiento térmico y reducción de puentes térmicos. En algunos casos se prevé la instalación de sistema de ventilación con recuperación de calor.
Respecto a las instalaciones térmicas, se prevé implementar en todos los edificios sistemas de calefacción y ACS con caldera de biomasa.
Destaca además la utilización de materiales sostenibles en la obra, como la madera y algodón reciclado en los cerramientos, la instalación de termostatos programables para los sistemas de calefacción, sistemas de encendido/apagado automático en las zonas comunes del edificio, o el uso de bombillas de bajo consumo. En uno de los edificios se habilitará la zona de áticos para apartamentos.
Los ahorros previstos en Sestao oscilan entre 15-60% en reducción de la demanda energética, 80-90% en energía primaria no renovable y 80-90% en reducción de emisiones de CO2.
Viena (Austria)
Otro escenario tiene lugar en Viena, donde los edificios seleccionados para el proyecto tienen un uso residencial y se construyeron entre los años 1952 y 1972. Se encuentran en el distrito 14, llamado Penzing, situado en la parte occidental de Viena y se caracteriza porque el 60% de su superficie está cubierta por espacio verde y los bosques vieneses.
Medidas de mejora de la eficiencia energética y estimación de ahorros de energía y emisiones de CO2
Las mejoras pasivas en Viena son muy ambiciosas. Incluyen un espesor de aislamiento significativo en las fachadas (28cm), cubiertas (40 cm sobre los 13cm existentes) y en el techo de la primera planta en contacto con la planta baja no acondicionada (10 cm). Las ventanas existentes serán reemplazadas por ventanas de vidrio triple. Algunos edificios incluirán sistemas de ventilación con recuperación de calor.
Debido a las implicaciones legales, los sistemas de calefacción existentes apenas se modificarán. En algunos edificios se instalarán sistemas fotovoltaicos en cubierta. En alguno de los pilotos se han construido dos nuevas plantas de apartamentos para rentabilizar la rehabilitación. La mejora de la envolvente térmica de estos edificios supone una reducción de la demanda de calefacción que oscila entre un 40-60%. Estas medidas suponen un ahorro estimado de un 40-60% de energía y un 40-60% de reducción de las emisiones de CO2.
Modelo financiero de la rehabilitación
La siguiente tabla muestra resumidamente los costes de inversión de la rehabilitación en las diferentes ciudades piloto, así como el modelo financiero que se está llevando a cabo.
Los costes de la rehabilitación incluyen no sólo las medidas de ahorro de eficiencia energética. También se consideran las intervenciones en estructura, instalaciones sanitarias, proyecto, supervisión, etc.
