Comunicación presentada al III Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autores
- Dr David Kelly, Director de Grupo, BRE – Building Research Establishment
- Jordan Grant, Consultor, BRE – Building Research Establishment
- Carlos Campos, University of Strathclyde, UK
Resumen
El concepto de Parque de Innovación de BRE ha sido establecido para apoyar el desarrollo y la aplicación de las normas Gubernamentales relacionadas con asuntos como la innovación en la construcción, sostenibilidad, eficiencia energética, durabilidad y cambio climático. El papel de los Parques de Innovación es el de informar a la industria y los creadores de las normas sobre la viabilidad de las innovaciones constructivas que pueden otorgar un mejor rendimiento y una sostenibilidad real en el ámbito de la construcción. BRE ha establecido Parques de Innovación en Reino Unido, China, Brasil y Canadá y ha asegurado el apoyo de más de 500 compañías, las cuales están persiguiendo los límites de la innovación en el sector de la construcción. Los Parques de Innovación, con una gran atención en la investigación y la difusión, ofrecen un efecto positivo al informar sobre el desarrollo en países de todo el mundo.
Introducción
BRE, a lo largo de su existencia, ha estado a la cabeza de la innovación y la investigación de la construcción. Esta posición singular en la industria le asegura como una pieza clave en el desarrollo de políticas, reglamentos, normativas e innovación que conformará el futuro de la construcción. Esta singularidad también asegura que BRE es muy valorada en el sector privado como una organización que fomenta, evalúa y promueve la innovación en la construcción, la cual a menudo conlleva a una introducción en el mercado y ganancias comerciales. El papel que tiene BRE en esa conformación, desarrollo, demostración y promoción de la innovación en la construcción es muy valioso y proporciona continuas oportunidades de colaboración nacional e internacional. El concepto de Parque de Innovación de BRE ha sido establecido para apoyar el desarrollo y la aplicación de reglamentos gubernamentales relacionados con asuntos como la innovación en la construcción, sostenibilidad, eficiencia energética, durabilidad y cambio climático. El papel de los Parques de Innovación es el de informar a la industria y los creadores de las normas sobre la viabilidad de las innovaciones constructivas que pueden otorgar un mejor rendimiento y una sostenibilidad real en el ámbito de la construcción.
A la par que, globalmente, el sector de la construcción emerge de la peor recesión sufrida en décadas, la atención en la innovación es cada vez más importante. Los desafíos económicos y la lenta recuperación del sector de la construcción puede que no sean el fondo más alentador para promover mayores niveles de innovación. De hecho, gestionar los costes y mantener las actividades comerciales siguen siendo la prioridad para muchos de los componentes en la industria de la construcción.
Sin embargo, los objetivos del Gobierno, los cambios reguladores y un espectro de factores sociales llevarán a la industria a encontrar nuevas maneras para ofrecer mayores niveles de rendimiento al ámbito de la construcción. La necesidad de mejores niveles de innovación también destacará con la búsqueda, por parte del sector de la construcción, de proporcionar soluciones energéticamente eficientes a un precio rentable. Por lo tanto, ensayos, evaluaciones, investigaciones y demostraciones seguirán siendo elementos importantes para la industria de la construcción en los años venideros. En efecto, los beneficios económicos por participar en este tipo de actividades son considerables y deberían ser claramente expresados a través del estudio de casos reales y testimonios (algo en lo que BRE ha desarrollado una sólida base de conocimientos).
Red de parques de innovación Bre
La visión de BRE para sus Parques de Innovación es la de establecer una red única y sin parangón de investigación y demostración, la cual sirve de inspiración y desarrolla soluciones innovadoras que informarán sobre el desarrollo global del ámbito de la construcción. Esta red trabaja con agentes locales e internacionales para identificar y apoyar las innovaciones que demuestran una sostenibilidad real y ofrecen beneficios sociales, económicos y medioambientales a nivel nacional e internacional.
Si bien hay ejemplos, en Reino Unido y Europa, de demostraciones de construcciones innovadoras, no existe una red global con actividades y resultados coordinados. BRE ha identificado la necesidad de unir la investigación en el núcleo de los Parques de Innovación y esto ha facilitado una interacción más amplia con un mayor número de instituciones académicas, organizaciones del sector público y empresas.
Modelo de Parque de Innovación
BRE ha creado dos Parques de Innovación en Reino Unido; un Parque en las oficinas principales de BRE en Watford (Inglaterra), y una segunda instalación en Ravencraig en Escocia. El propósito de estos parques es proporcionar un espacio dedicado a la innovación de la industria para que sea demostrada y evaluada. Como propietario de estos parques, BRE se une a colaboradores del sector industrial que tienen soluciones, diseños y tecnologías y materiales innovadores que pueden ayudar al desarrollo de edificios sostenibles y de bajo consumo energético. Estos edificios demostración han sido financiados con varias fuentes incluyendo financiación directa de empresas y socios suministradores, financiadores de investigación y muestras, y financiación proveniente del sector público. Los Parques de Innovación de Reino Unido reciben alrededor de 25000 visitantes al año, han atraído aproximadamente 25 Millones de Libras de inversión por parte de la industria y 16 Millones de Libras de financiación para investigación.
El éxito de los parques de innovación en Reino Unido ha supuesto a un interés significativo a nivel global. Esto, a su vez, ha llevado al establecimiento de Parques de Innovación en China, Brasil y Canadá. BRE también está en conversaciones con otro posible socio para Parques de Innovación a lo largo de Europa, entre otros continentes.
Como muestra del desarrollo de estos Parques de Innovación y sus edificios demostración innovadores está el sólido acercamiento a la evaluación del rendimiento del edificio. BRE ha establecido un enfoque para evaluar el rendimiento de estos edificios innovadores que ofrece valiosa información para un amplio abanico de agentes interesados. Esta información es particularmente importante cuando existe un interés o necesidad de entender como dichas tecnologías funcionarían en diferentes zonas climáticas. También ofrece, a los socios implicados, un beneficio real con la oportunidad de promocionar tecnologías y soluciones, contrastadas con resultados reales de su funcionamiento, en un mercado global.
Parques de Innovación Internacionales
En los países en los que se están desarrollando Parques de Innovación internacionales, existen oportunidades muy significativas para informar e influenciar desarrollo a una mayor escala y de un modo tal que se ofrezcan resultados realmente sostenibles. Para poder llevar esto a cabo, cada Parque de Innovación debe identificar su propia visión, temática y prioridades. Los conductores económicos, políticos y sociales difieren claramente entre Reino Unido, China, Brasil y Canadá, por lo que cada Parque debe ser libre de identificar sus propias prioridades. Este reflejo de conductores locales y/o nacionales asegurará que cada Parque de Innovación tenga una incidencia positiva sobre futuros desarrollos y dejará y legado provechoso para los años venideros.
Brazil – CEPAC
Localizado en la Universidad de Brasilia, CEPAC, está dedicado al desarrollo, ensayo y difusión de soluciones tecnológicas sostenibles para procesos y productos del ámbito de la construcción. Este parque tiene como objetivo la creación de un centro de referencia, que trabajará en un entramado, como catalizador de una capacidad técnica consolidada en Brasil e internacionalmente. Para ello se buscará el desarrollar, probar y difuminar tecnología innovadora y sostenible aplicada a la producción y mantenimiento de la construcción a través de una colaboración entre los sectores privado, público y académico en Brasil y Reino Unido. Esto ayudara con el desarrollo del sector de la construcción en Brasil.
China – Parque de Innovación de “Gui’an”
El Parque de Innovación de Gui’an establecerá unas instalaciones de investigación y demostración únicas, que inspiran y desarrollan soluciones innovadoras que informarán al desarrollo del Área Nueva de Gui’an y a lo largo de China. Estas instalaciones trabajarán con agentes locales e internacionales para identificar y apoyar innovaciones que demostraran sostenibilidad real y ofrecerá beneficios sociales, económicos y medioambientales a niveles local y nacional. Para conseguir el Parque de Innovación de Gui’an, BRE está trabajando con el Grupo “Tsinghua Holdings Asentamiento Humano de la construcción” (THHSCG), una filial del grupo “Tsinghua Holdings S.L.” y el primer gran grupo industrial de China, guiado por la Teoría de Ciencias de Asentamientos Humanas. Trabajando en colaboración con THHSCG, la universidad de Tsinghua y el Gobierno de Gui’an, las primeras actividades se han centrado en la consecución del planeamiento urbano del Parque como se muestra en la Figura 3.
Canadá
El modelo comercial del Parque de Innovación de BRE en “The Living City Campus“ ha sido desarrollado para ofrecer oportunidades tanto de “presión” como de “liberación” para perseguir la innovación a través de instalaciones centradas en el sector de la construcción. Ofreciendo un desarrollo por fases para conseguir el cumplimiento de posibles futuras normativas, el Parque ofrece al sector una ruta para elaborar productos y servicios que pueden ser demostrados e implementados en dicho Parque antes de que, por normativa, pueda ser de obligado cumplimiento. Este modelo permitirá a la normativa “presionar” al sector para la consecución de una mejora de rendimiento, eficiencia energética y ahorro de emisiones de carbono, mientras que también se demuestra que la legislación puede cumplirse. La “liberación” de la innovación se consigue estableciendo normativas holgadas en cuanto a lo requerido actualmente y ofreciendo mecanismos que permitan la construcción en un entorno real con las pruebas y verificaciones de edificios en uso. El parque también creará y estimulará una demanda de la industria y el público con la demostración, investigación y medida de los beneficios de los métodos de constructivos innovadores. El modelo de diseño, distribución y operación del Parque de Innovación incitará a las empresas a colaborar con cada uno, y globalmente con la red, de Parques Internacionales.
Funcionamiento de los edificios de los parques de innovación
Para el cálculo del rendimiento de los edificios de los Parques de Innovación, BRE usa técnicas de simulación dinámica para conseguir los parámetros de funcionamiento que son cruciales en el rendimiento y durabilidad a largo plazo. El desarrollo de los modelos de simulación se realiza de la siguiente manera:
- Con los dibujos en CAD facilitados por el diseñador/arquitecto como base, se enera el modelo de simulación dinámica usando el programa adecuado (ej ESPr, IES, etc). Con esto se consigue una fiel representación digital del edificio.
- Entonces, BRE genera las condiciones ambientales en el modelo para recrear los ciclos de calefacción y refrigeración (el modelo entonces predice un perfil de refrigeración basado en las condiciones de ambiente).
- BRE recrea físicamente idénticas condiciones ambientales en el edificio real y mide la reacción en cuanto a calefacción y refrigeración.
Usando las características de rendimiento de la predicción y de la medida real, el modelo de simulación puede ser calibrado, obteniendo así una representación digital muy precisa del edificio del Parque de Innovación.
Usando este modelo de cálculo, BRE puede evaluar, por completo, cómo los edificios del Parque de Innovación podrían funcionar y responder ante diversos patrones de ocupación, condiciones climáticas y en las distintas ubicaciones del mundo. Este enfoque también permitiría optimizar el rendimiento del edificio para adaptarse a los diferentes requisitos de constructores y/o clientes particulares.
Un ejemplo del uso de este enfoque es explicado en esta comunicación.
Vivienda rehabilitada, Parque de Innovación BRE en ‘Ravenscraig’
Para poder llevar a cabo este reto de envergadura europea, de mejorar el rendimiento de edificios domésticos existentes, BRE puso en marcha un proyecto de rehabilitación en el Parque de Innovación de Ravencraig (Escocia). Este proyecto consistió en la recreación de un bloque de 4 viviendas típico de la década de 1930 (actualmente existen 300000 viviendas como ésta a lo largo de Reino Unido). El edificio fue construido para representar esta común tipología, basado en información histórica sobre su diseño. Fueron generados, para cada uno de los 4 apartamentos, una estrategia y diseño de rehabilitación individual (es decir, ofreciendo cuatro posibles soluciones para esta tipología). Se ejecutaron los diferentes proyectos de rehabilitación en el edificio y se llevó a cabo la metodología de evaluación del edificio anteriormente descrita.
Evaluación del Rendimiento
Los cuatro apartamentos fueron denominados G1 (Planta Baja 1), G2 (Planta Baja 2), F1 (Primera Planta 1) y F2 (Primera planta 2). G1 se mantuvo sin medidas de rehabilitación y se tomó como la línea base de rendimiento. A cada uno de los apartamentos restantes (G2, F1 y F2) le fueron aplicadas medidas de rehabilitación específicas, como se describe en la Tabla I:
La predicción anual de demanda para la calefacción para los apartamentos G2, F1 y F2 era de 1489kWh, 1415kWh y 702kWh, respectivamente. Basado en una superficie interior de 69m2, esta demanda equivale a 21,6 kWh/ m2, 20 kWh/ m2y 10,2 kWh/ m2, respectivamente. Esto equivale al 38%, 43% y 71% de reducción de la demanda de calefacción anual comparado con el modelo base. Basándose en los factores de emisiones de CO2 de 460 kg/MWh y 185 kg/MWh para electricidad y gas natural respectivamente, las soluciones de rehabilitación demuestran un 38%, 77% y un 88% de reducción de emisiones de CO2 asociadas con la calefacción de los apartamentos G2, F1 y F2 respectivamente. El porcentaje de reducción de la demanda de calefacción y sus emisiones de CO2 asociadas con respecto el modelo base se pueden ver claramente en la Figura 5.
Análisis
Los parámetros de diseño resaltados en la Tabla 1 dan a entender que F2 debería ser el más eficiente energéticamente, seguido de F1 y posteriormente de G2. Se observa la esperada tendencia. Se puede ver que F2 se comporta mejor que F1 aunque fuese a lo mejor esperado que la distancia entre F1 y F2 hubiera sido menos dado que los resultados SAP presentan solo un punto de diferencia. Aunque la predicción de la demanda de calefacción en los apartamentos G2 y F1 era similar, las emisiones de CO2 asociadas son menores en F1 en comparación con G2. Esto es debido a que el G2 usa una caldera eléctrica para conseguir la demanda de calefacción, mientras que F1 usa una de gas natural.
Con respecto a la diferencia de rendimiento, mayor a la esperada, entre los apartamentos F1 y F2, el factor que parece ser el principal causante es la técnica del aislamiento térmico. Los apartamentos F1 y F2 fueron aislados externamente, mientras que los apartamentos G2 y F2 fueron aislados internamente. Parece, dado el análisis llevado a cabo y por las mediciones in-situ de los valore U, que el aislamiento térmico interior es más efectivo que el aislamiento externo. Los valores U de los apartamentos aislados exteriormente G1 y F1 eran de 0,28 W/m2K y 0,33 W/m2K respectivamente, comparado con el valor de 0,12 W/m2K de los apartamentos aislados internamente. Por lo tanto, si los muros de cerramientos exteriores en G1 y F1 se cambiasen en el modelo de simulación a aislados internamente, se prevé que el rendimiento del apartamento F1 mejoraría y la diferencia entre los apartamentos F1 y F2 se reduciría. A continuación se recogen otras consideraciones de la investigación realizada:
- La predicción de la demanda anual de calefacción para el modelo de referencia (sin la modificación con soluciones de rehabilitación) era de 35kWh/m2.
- Las temperaturas interiores son, por lo general, aceptables y las que serían esperadas para un edificio de este tipo. Es necesario calefacción durante el invierno para mantener unas temperaturas y unas condiciones de confort interior aceptables. En general, no se necesita calefacción durante los meses de verano y ha sido demostrado que ventanas y cortinas deben ser utilizadas para mantener las condiciones de confort interior.
- Los niveles de CO2 en las zonas principales son, por lo general, aceptables aunque pueden sobrepasar estos niveles en los meses de transición y de verano y cuando las zonas presentan un pico de ocupación máxima. Ha sido demostrado que, en verano, la ventilación a través de la apertura de ventanas es suficiente para mejorar las concentraciones de CO2 a niveles aceptables aunque esto podría no ser posible durante los meses de transición, cuando aún existe una demanda de calefacción.
Conclusiones
Los mecanismos de financiación han sido muy discutidos en los últimos anos, los cuales pueden apoyar los proyectos de rehabilitación (como por ejemplo “Green Deal” o “Energy Company Obligation” en Reino Unido)los juegan, por supuesto, un papel muy importante para los programas de rehabilitación. Se podría decir que no se ha puesto mucho énfasis en la identificación de soluciones técnicas de confianza que hagan una diferencia a largo plazo en el rendimiento de las viviendas existentes y que ayuden a erradicar la escasez de combustibles. Fue este panorama, de nuevo, con el que se creó la «Casa rehabilitada». Ofrecer los resultados de una investigación, que contienen información técnica sólida en cuanto a la rehabilitación y los beneficios en el rendimiento que pueden conseguirse, son elementos muy importantes para cualquier estrategia de rehabilitación.
BRE continuará explorando soluciones constructivas innovadoras, para edificios de nueva planta y rehabilitaciones, a lo largo de sus Parques de Innovación en los próximos anos. El desarrollo de Parques de Innovación permite acceder a la tecnología y actividades de investigación de vanguardia y a lo largo de un amplio espectro de agentes involucrados a lo largo de varios continentes en el mundo. Esta red única ya se encuentra, y tiene la capacidad de contribuir aún más, informando sobre un ámbito de la construcción más sostenible en el que se reflejan prioridades locales y nacionales, influenciadores y conductores.