Comunicación presentada al III Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autor
- Horacio Díez Domínguez, Arquitecto Técnico
Resumen
En este trabajo se analiza la viabilidad técnica y económica de la rehabilitación energética de un edificio de dos viviendas construido a mediados del siglo XX en Armunia, provincia de León (España). Los puntos que se abordan, por orden de prelación, son la reducción de la demanda energética mediante la mejora del aislamiento térmico de la envolvente térmica, la disminución del consumo energético a través de la renovación de las instalaciones del edificio, el estudio de la integración de energías renovables y la cuantificación de la inversión necesaria para acometer las medidas de mejora propuestas. Los resultados obtenidos con Calener VyP, que es el programa oficial para la certificación de edificios existentes cuando se desarrolló este trabajo, permiten conocer la magnitud del esfuerzo llevado a cabo para reducir las emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera que, combinado con el estudio de la rentabilidad de las inversiones, el cual se basa en el análisis del periodo de retorno (PR), de la tasa interna de retorno (TIR) y del valor actual neto (VAN), permite tomar la mejor decisión para la rehabilitación energética de la edificación.
Introducción
Tal y como se recoge en el Plan de Acción de Ahorro y Eficiencia Energética 2011-2020, en adelante PAAEE, desarrollado por el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía, en adelante IDAE, España se caracteriza por tener una estructura de consumo dominada por productos petrolíferos importados prácticamente en su totalidad, lo que, junto a una reducida aportación de recursos autóctonos ha contribuido a una elevada dependencia energética de España, próxima al 80%, superior a la media europea, 54%. El consumo de energía final del sector Edificación y Equipamiento en el año 2010 representó el 26,1% del consumo de energía final nacional para usos energéticos de los cuales el 17,5% corresponde al sector edificios de uso doméstico siendo las instalaciones térmicas de las viviendas, es decir calefacción y ACS, las que representan casi tres cuartas partes del consumo energético del sector. Este consumo energético lleva asociado unas emisiones de gases de efecto invernadero las cuales deben ser reducidas de acuerdo con la Directiva 2012/27/UE del Parlamento Europeo y del Consejo de 25 de octubre de 2012 relativa a la eficiencia energética con el que se pretende establecer un marco común de medidas para el fomento de la eficiencia energética de la Unión a fin de asegurar la consecución del objetivo principal de un 20% de ahorro para el año 2020 mediante el establecimiento de objetivos nacionales orientativos de eficiencia energética para 2020. Para alcanzar este objetivo en el PAAEE se plantearon los requisitos mínimos de eficiencia energética de edificios e inspección periódica de eficiencia energética de instalaciones térmicas, la certificación energética de edificios de obra nueva y existente y líneas de ayuda para la mejora de la eficiencia energética en edificios destacando la rehabilitación energética de la envolvente térmica de los edificios existentes y la mejora de la eficiencia de las instalaciones térmicas de los edificios existentes. Para llevar a cabo estas medidas existen dotaciones económicas provenientes del Ministerio de Fomento gestionadas por las Comunidades Autónomas y del Ministerio de Industria Energía y Turismo gestionadas por el IDAE que posibilitan la adecuación voluntaria de los edificios tanto a los nuevos requisitos mínimos de eficiencia energética recogidos en el DB HE-4, los cuales derivan de la Directiva 2012/27/UE, como para ser certificados energéticamente.
Material y métodos
En primer lugar se define la envolvente térmica mediante toma de datos “in situ” y las instalaciones de producción de calor existentes para conocer el comportamiento energético actual del edificio, es decir, para conocer la demanda energética, las emisiones y el consumo energético del estado actual del edifico mediante el programa informático Calener VyP versión 1.0 de 12 de junio de 2013. Seguidamente se proponen medidas realistas desde un punto de vista técnico y económico que son implementadas en Calener VyP para valorar cómo evoluciona el comportamiento energético del edificio.
Para tomar la mejor decisión posible sobre la rehabilitación energética de la edificación se realiza el análisis económico de las medidas propuestas estudiando el periodo de retorno (PR), el valor actual neto (VAN) y la tasa interna de retorno (TIR) de la inversión otorgándole más peso a la TIR y al PR. Estos tres parámetros se obtienen haciendo un análisis de flujos de caja con una Hoja Excel por lo que resulta imprescindible realizar un presupuesto que cuantifique el valor económico de las medidas propuestas. Dichos presupuestos se generan con el programa informático Presto 8.8 y la base de precios PREOC 2010.
Resultados
La edificación a estudio es un edificio de uso residencial privado con patio trasero, constituido por Planta Baja más una Planta Alzada entre medianeras con una vivienda en cada planta y que sita en la Calle Vista Alegre, nº16, Armunia-León.
En la Tabla I se muestran los valores de la transmitancia térmica de los diferentes elementos que conforman la envolvente térmica del edificio y en la Tabla II las cargas térmicas por estancias.
Debido a la climatología de León los únicos usos demandados por las viviendas del edificio son la calefacción y el ACS; no se precisa refrigeración. Actualmente se siguen empleando los mismos sistemas que se empleaban a mediados del siglo XX para la generación calor. El agua caliente para el sistema de calefacción es generada por una caldera de carbón y distribuida hacia las estancias mediante un circuito bitubular con radiadores de hierro fundido capaces de suministrar las cargas térmicas detalladas en la tabla II mientras que la generación del ACS se realiza con una paila.
En la tabla siguiente se recogen los valores de demanda energética, emisiones de CO2 y consumo de energía primaria por usos de forma que queda definido el comportamiento energético actual de la edificación.
Seguidamente se proponen tres medidas de mejora y se comparan los resultados de demanda de calefacción, emisiones de CO2 y consumo de energía primaria de cada medida respecto al comportamiento energético del estado actual del edificio. La primera medida consistente en ejecutar un trasdosado con aislamiento térmico en fachadas y medianeras, la segunda se fundamenta en el cambio de las calderas por unas de condensación y del combustible a gas natural y, finalmente, la tercera que es el resultado de la combinación de las dos primeras.
La primera medida consistente en ejecutar un trasdosado con aislamiento térmico en fachadas y medianeras, la segunda se fundamenta en el cambio de las calderas por unas de condensación y del combustible a gas natural y, finalmente, la tercera que es el resultado de la combinación de las dos primeras. El paso siguiente es analizar la viabilidad económica de las medidas de mejora propuestas y para ello se presupuesta cada medida y se analiza su rentabilidad teniendo en cuenta los ahorros producidos y las subvenciones existentes. Los valores obtenidos se recogen en la tabla siguiente.
(1) Estos valores se consiguen siempre y cuando se reciba la subvención de 2000€/vivienda.
Finalmente se opta por realizar la medida que propone el cambio de calderas y de combustible ya que es la inversión de menor cuantía y la que retorna antes tal y como se puede comprobar en la gráfica siguiente donde se muestra el periodo de retorno y la cuantía de las inversiones además de los ahorros de emisiones estimados que son proporcionales al tamaño de las burbujas.
Se estudia la posibilidad de incluir energías renovables, concretamente la energía solar térmica para cubrir el 40% de la demanda de ACS tal y como se indica en el DB HE-4 del CTE (2013). Para ello se propone una instalación con depósito solar centralizado y apoyo distribuido con caldera de gas natural.
Se eligen tres kits capaces de cubrir el porcentaje de demanda de ACS citado; el kit IDROSOL ECO 300 2/2301 RKM CI de Salvador Escoda, E-steck de Roth y ECO-K02 de Ecomesh. Los dos primeros utilizan paneles térmicos mientras que el kit ECO-K02 de Ecomesh utiliza paneles híbridos capaces de producir agua caliente y electricidad de forma simultánea. Los resultados obtenidos para los tres kits son los que se muestran en la gráfica siguiente; siendo el porcentaje de demanda de ACS cubierto el kit de Salvador Escoda, Roth y Ecomesh es del 54,8%, 56,1% y 41,6% respectivamente.
Aunque la viabilidad técnica de los tres kits estudiados ha quedado demostrada no se puede implantar la energía solar térmica ya que económicamente resulta inviable; no porque no funcione sino porque es una tecnología que está destinada a cubrir únicamente un porcentaje de la demanda de ACS y desafortunadamente para el caso del edificio a estudio la demanda de ACS representa un porcentaje tan pequeño de la energía demandada que el esfuerzo económico a realizar no justifica el ahorro económico.
Ahora bien, los paneles híbridos Ecomesh generan unos ahorros superiores ya que poseen el plus de la producción eléctrica por lo que a continuación se estudia la rentabilidad de esta instalación a la que no se le aplican los peajes de respaldo en el término fijo ni en el término variable por energía consumida recogidos en el Real Decreto 900/2015 puesto que la potencia contratada es menor a 10kW y el tipo de conexión fotovoltaica se realiza en autoconsumo.
Seguidamente se muestran los resultados obtenidos con el software Ecomesh.
(1) Los ahorros eléctricos se calculan respecto al precio de 1kWh recogido en la base datos de Eurostat para el primer semestre de 2015.
Con los ahorros producidos el periodo de retorno se estima en 14 años pero la baja rentabilidad (TIR = 1%) provoca el descarte en esta inversión.
Discusión y conclusiones
Para reducir la demanda energética es necesario mejorar el aislamiento térmico del edificio de forma que minimicen las pérdidas de energía por conducción a través de la envolvente térmica. Esto se consigue añadiendo un trasdosado con aislamiento térmico en las medianeras y fachadas ya que, previamente, se ha estudiado cuales son los elementos de la envolvente térmica por los que se pierde mayor cantidad de energía.
Para reducir el consumo energético es necesario mejorar el rendimiento, el control y la regulación de las instalaciones productoras de calor. En el edificio a estudio se consigue cambiando las calderas existentes de carbón, las cuales están prohibidas desde 2012, por calderas de condensación de gas natural.
La energía solar térmica no resulta rentable porque la demanda de ACS del edificio es tan pequeña que no produce ahorros significativos capaces de amortizar la inversión en un periodo de tiempo razonable; máxime cuando encima sólo se cubre un porcentaje de dicha minúscula demanda de ACS.
Sin embargo la tecnología de los paneles híbridos Ecomesh podría tener cabida en el proyecto actual. Posiblemente el segmento de la población que consume energías renovables, y al que va destinado este producto, se verá reducido por la baja rentabilidad (TIR = 1%) pero existen inversores muy sensibilizados en la lucha contra el cambio climático capaces realizar grandes esfuerzos como este; por el que no recibirán grandes beneficios económicos pero lo verán recompensado con la satisfacción del ahorro de emisiones el cual se cuantifica en más de una tonelada de CO2 al año.
La rehabilitación energética óptima para el edificio a estudio es la correspondiente a la medida de reducción del consumo energético basada en el cambio de calderas y combustible ya que representa la inversión más barata, la que tiene el periodo de retorno más bajo y produce grandes ahorros en emisiones de CO2 y de consumos energéticos de energía primaria.
Reconocimientos
Quiero agradecer de forma especial a la empresa Endef Engineering, desde donde se ha diseñado y desarrollado el panel híbrido de segunda generación ECOMESH, por haberme facilitando tanto documentación técnica como herramientas informáticas para el dimensionado de instalaciones solares híbridas.
Referencias
- AEMET. (2015). Agencia Estatal de Meteorología.
- Aranda Usón, A., & Ortego Bielsa, A. (2012). Integración de energías renovables en edificios. Zaragoza: Prensas universitarias de Zaragoza.
- ECOMESH. (2015). ECOMESH.
- EUROSTAT. (2015). Eurostat.
- IDAE. (2011). Escala de calificación energética para edificios existentes. Madrid: Fondo Editorial del IDAE.
- JUNCKERS. (2004). Guía del instalador de calefacción. Madrid: BOSCH TERMOTECNIA.
- Pladur. (2012). Pladur.
- ROTH. (2015). ROTH.
- Salvador Escoda. (2015). Salvador Escoda S.A.