Comunicación presentada al III Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autores
- Cristina de Torre Minguela, Investigadora, Fundación CARTIF
- Ignacio González Pérez, Técnico de investigación en eficiencia energética, ACCIONA Infraestructuras
- Alfonso Gordaliza Pastor, Ingeniero de Estudios, VEOLIA Servicios LECAM
- Miguel Á. García-Fuentes, Coordinador Proyecto REMOURBAN, Fundación CARTIF
- Diego Romera Pascual, Técnico de investigación en eficiencia energética, ACCIONA Infraestructuras
Resumen
Con el objetivo de lograr un Distrito de Energía Casi Nula, se han diseñado un conjunto de intervenciones centradas en mejorar la sostenibilidad del barrio FASA situado en Valladolid, incrementando su eficiencia energética y reduciendo las emisiones de CO2 de sus edificios. Para lograr este objetivo, se actuará sobre la envolvente de sus edificios, sobre su iluminación y se modificarán las instalaciones térmicas para sustituir los actuales combustibles fósiles por fuentes renovables, tanto para aporte de calefacción como de ACS. Estas actuaciones forman parte del proyecto faro REMOURBAN que convertirá a Valladolid en un referente de ciudad inteligente con intervenciones en los sectores de la energía, de la movilidad y de las TICs.
Antecedentes
El desarrollo sostenible de las áreas urbanas es un desafío clave para Europa donde toma especial relevancia la rehabilitación de sus edificios y más concretamente su rehabilitación térmica. En España, más de la mitad de los edificios están construidos sin la protección térmica adecuada, lo que supone un consumo energético muy elevado y en su mayoría proveniente de combustibles fósiles lo que agrava el problema de dependencia energética exterior. Para afrontar esta situación, proyectos como REMOURBAN aplican a modo de demostración tecnologías y procesos innovadores, eficientes y accesibles, en distritos cuya problemática energética es evidente con el fin de lograr distritos de energía casi nula que sirvan como referencia y permitan la replicabilidad de este tipo de actuaciones en otros barrios de condiciones similares, mejorando el medioambiente y la calidad de vida de los ciudadanos.
Aunque el concepto de Edificios de Energía Casi Nula se está estableciendo con cierta facilidad en el sector de la nueva edificación, al abordar proyectos de rehabilitación energética es necesario pensar en medidas integradas que den un salto de escala para lograr superar las barreras que aparecen al integrar ciertas medidas de conservación de la energía a nivel de edificio. De esta manera, el distrito se considera una unidad energética única, donde el balance ponderado de energía consumida y energía exportada debe aproximarse a un balance nulo o casi nulo en términos bien de energía o de emisiones de CO2. Así, al abordar intervenciones con una escala más amplia, las medidas que se pueden implementar y los modelos de negocio asociados a esta mayor escala hacen las intervenciones económicamente sostenibles. Para superar las barreras que aparecen es necesario establecer metodologías integrales que permitan evaluar el estado del distrito, analizar las combinaciones óptimas de medidas energéticas, optimizar los procesos de ejecución y permitir una correcta evaluación final.
Descripción del Proyecto
REMOURBAN es un proyecto de demostración a gran escala, con el objetivo de acelerar la transformación urbana de las ciudades europeas en ciudades inteligentes, teniendo en cuenta todos los aspectos de la sostenibilidad. Su principal objetivo es el desarrollo de un modelo de regeneración urbana sostenible, que será validado en las tres ciudades faro (Valladolid en España, Nottingham en Reino Unido y Tepebasi en Turquía), permitiendo demostrar que a través de intervenciones integrales, es posible obtener distritos de bajo consumo, promover la sostenibilidad en el transporte urbano, reducir las emisiones de CO2 y en definitiva, mejorar la calidad de vida de los ciudadanos.
En Valladolid, el barrio FASA ha sido el seleccionado para la aplicación de un conjunto de intervenciones diseñadas con el fin de lograr que este barrio se convierta en un distrito de energía casi nula. Se trata de un barrio construido durante los años 60 para los trabajadores de la factoría Renault en Valladolid, formado por 19 bloques, una torre y un edificio que alberga la central térmica que abastece de calefacción a las 398 viviendas que conforman el barrio. Estos edificios presentan severas deficiencias en su aislamiento térmico que se traducen en falta de habitabilidad y confort, además de en una escasa eficiencia energética. La red de calefacción se compone de tres circuitos, alimentada por dos calderas, mientras que el sistema de agua caliente sanitaria es individual con tres diferentes fuentes energéticas: gas natural, butano y electricidad.
Metodología
La metodología empleada se basa en el desarrollo de simulaciones energéticas (acompañadas de ensayos nos destructivos) del distrito y su correspondiente validación con datos reales de consumos para la posterior evaluación de las alternativas de diseño.
Simulación energética y ensayos no destructivos
Como anteriormente se ha descrito, el distrito consta de 19 bloques de 5 pisos y una torre de 14 plantas. Los bloques se distribuyen de distintas maneras, diferenciándose claramente tres tipologías.
Tipología 1:
Agrupación de cuatro bloques alineados, orientando las fachadas este-oeste. Presenta el menor ratio de superficie de fachada expuesta al exterior por vivienda. Conjunto 1-2-3-4, Conjunto 5-6-7-8 y Conjunto 9-10-11-12.
Tipología 2:
Agrupación de dos bloques a tresbolillo, orientado sus fachadas principales a noreste – suroeste. Presenta el mayor ratio de superficie de fachada expuesta al exterior por vivienda. Conjunto 13-14 y conjunto 18-19.
Tipología 3:
Agrupación de tres bloques a tresbolillo, orientado sus fachadas principales a noreste – suroeste. La diferencia con la tipología 2 es que el bloque que se encuentra en el medio, tiene menos superficie de fachada expuesta. Conjunto 15-16-17.
Selección de edificios representativos
La herramienta seleccionada para crear el modelo de simulación y posteriormente simular y calibrar tanto el caso base como el caso rehabilitado ha sido Design Builder. Este software integra Energy + como motor de simulación, el cual permite llevar a cabo análisis dinámicos del edificio a lo largo de un año típico, obteniendo una valoración detallada del comportamiento energético y del confort térmico.
Dada la escala del caso de estudio, no es posible crear un modelo de simulación que recoja todos los edificios a la vez, por lo que es necesario escoger unos edificios representativos para realizar el análisis energético y posteriormente extrapolar los resultados al distrito entero. Después de analizar las distintas tipologías se seleccionaron los siguientes edificios tipo:
- La torre de 14 plantas, dada su singularidad dentro del conjunto.
- Bloques (tipología 1): Se modela solo uno de los tres conjuntos de 4 bloques alineados, dado que los tres conjuntos tienen la misma morfología y orientación. Se ha escogido el conjunto 9-10-11-12.
- Bloques (tipología 2 y 3): Como se puede observar en la Figura 1. El único bloque que tiene dos paños de fachada en contacto con otro bloque es el número 16; ya que todos los demás solo tienen uno. Se ha escogido el bloque nº 13 como representante del conjunto (representa al 86% del total).
Introducción de los parámetros al modelo
Definición de las intervenciones
Las actuaciones sobre la envolvente de los edificios (instalación de un sistema de aislamiento térmico por el exterior (SATE) de las fachadas y aislamiento en la cubierta) van encaminadas a mejorar la eficiencia energética de los mismos, así como a mejorar la calidad de vida de los usuarios finales a través de soluciones pasivas económicamente rentables y que tienen un gran impacto en la demanda.
Además del ahorro energético que se obtendrá con dichas intervenciones pasivas, el proyecto faro REMOURBAN busca integrar sistemas de generación distribuida de EERR. Para ello se ha propuesto una solución fotovoltaica de fachada ventilada con aislamiento térmico y cámara de aire, acabada con paneles vidrios fotovoltaicos en la cara sur de la torre, la cual permitirá reducir parte de la electricidad demandada y reducir el consumo. Además de la generación eléctrica, se disminuirá el consumo eléctrico de los edificios a través de la renovación del sistema de iluminación de las zonas comunes.
Las intervenciones en la red de distrito para calefacción y ACS buscan, entre otros objetivos, reducir el consumo energético a nivel de distrito, integrar energías renovables para reducir el impacto medioambiental e implementar tecnologías TIC y de monitorización para un mejor control y funcionamiento de las instalaciones. Las actuaciones más destacadas son las siguientes:
- Renovación de la sala de calderas e instalación de una nueva caldera de biomasa de astilla que cubrirá el 80% de la demanda de energía térmica del distrito.
- Nuevos sistemas de bombeo de caudal variable que permiten adaptar la producción de energía a la demanda.
- Renovación de la red de tuberías que permitirá un importante aumento del rendimiento de la distribución, ya que se mejorará el aislamiento reduciendo así las pérdidas de calor. Cambio de agua sobrecalentada a agua caliente (trabajo a menos temperatura y presión).
- Renovación de las subcentrales en los edificios para optimizar el intercambio de calor.
- Integración de los sistemas de ACS individuales en la red de distrito, mejorando la eficiencia y reduciendo la factura energética.
- Implementación de válvulas termostáticas, controladores inteligentes y repartidores de coste a nivel de vivienda, que permitirá reducir el consumo de energía individual a la vez que se aumenta el confort térmico en el interior de las viviendas.
Resultados y datos obtenidos
A continuación se presentan los datos de demanda y consumo de calefacción tanto para el barrio de FASA en su estado actual como en la propuesta de rehabilitación:
Cabe destacar que los parámetros operacionales se han mantenido en el modelo de simulación del caso rehabilitado. Como se puede apreciar, la demanda de calefacción se reduce de 93,01 kWh/m2 a 55,81 kWh/m2, un 40% solo debido al aislamiento de fachada y cubierta. El rendimiento total de la calefacción de distrito, mejora de un 56,16% inicial a un 61,77% después de la rehabilitación. Esto conlleva que junto con el aislamiento de fachada y cubiertas, el consumo de calefacción baja de 165,62 kWh/m2 a 90,34 kWh/m2, es decir, un 45,4%. Esta reducción de la demanda, junto con el cambio de combustibles fósiles a abastecimiento por biomasa, hace que el barrio pueda convertirse en un área casi neutra en emisiones de CO2, y de consumo casi nulo.
Involucrar al ciudadano en el proceso de rehabilitación
El propósito de elaborar una estrategia para conseguir la participación ciudadana es asegurar que todos los ciudadanos involucrados en el proyecto estén informados, motivados y que gracias a ello sean proactivos, participativos y colaboren en la mejora de su barrio. Antes de elaborar esta estrategia, es esencial definir a quién va dirigida y las características del grupo objetivo, qué herramientas y canales de comunicación se van a utilizar, con qué recursos se cuenta, etc. Las diferentes actuaciones para conseguir esta involucración por parte de los vecinos del barrio de FASA en Valladolid, pueden dividirse en tres niveles: comunicaciones unilaterales (como a través de redes sociales o comunicaciones escritas enviadas a cada vivienda), bilaterales (a través de reuniones informativas y de debate sobre las medidas propuestas) y actuaciones que efectivamente involucran al ciudadano en el proceso de diseño con objeto de lograr que los vecinos sean parte efectiva de este proceso. En este sentido, se plantean diversas actividades como talleres para el diseño de las soluciones de fachada.
Conclusiones
A través de la generación de modelos de simulación calibrados es posible identificar y evaluar con mayor precisión las posibilidades de implementación de medidas de conservación de la energía, donde evaluar la dimensión de distrito (incluyendo las interacciones energéticas entre edificios) es clave para poder llevar a cabo intervenciones integrales que balanceen el comportamiento del conjunto como una única unidad energética. Esto permite evaluar también con mayor precisión el modelo de negocio y esquema de financiación de la rehabilitación, logrando reducir los riesgos al obtener una identificación de los beneficios a medio y largo plazo más exacta, especialmente de cara a los usuarios de las viviendas, que deben formar parte del proceso de diseño a través de una estrategia sólida de participación.
Agradecimientos
Este proyecto ha recibido fondos del Programa de investigación e innovación de la Unión Europea HORIZON 2020 bajo acuerdo de subvención nº 646511. Toda la información relacionada con el proyecto REMOURBAN está disponible en la página web www.remourban.eu.
Referencias
- García-Fuentes, M.A., Pujols, C., García-Pajares, R., Vasallo, A., Martín, A. (2013). Metodología de Rehabilitación Energética hacia Distritos Residenciales de Energía Casi Nula. Aplicación al barrio del Cuatro de Marzo (Valladolid). II Congreso EECN, Madrid.
- Meiss, A., Del Caz, R., Álvaro, A. (2013). Rehabilitación de barrios de vivienda social. El ARI de la Rondilla en Valladolid. Ciudad y Territorio. Estudios Territoriales CyTET XLV (175) 2013. Ministerio de Fomento, Madrid.
- WWF (2010). Potencial de Ahorro Energético y de Reducción de Emisiones de CO2 del Parque Residencial existente en España en 2020.