Comunicación presentada al III Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autores
- Gil Lladó Morales, Técnico de energía, Àrea Metropolitana de Barcelona
- Ana Romero Calix, Jefa de sección de Sostenibilidad y Educación, Àrea Metropolitana de Barcelona
- Julia Hereza Atienza, Àrea Metropolitana de Barcelona
- Micheel Wassouf, Director, Energiehaus
- Berta Pujol, Colaboradora
Resumen
La Dirección de Servicios Ambientales del AMB ha realizado un estudio de rehabilitación de edificios públicos municipales con criterios de consumo de energía casi nulo (nearly Zero-Energy Buildings) en tres escuelas de sus municipios, tras un proceso de identificación y selección de edificios candidatos, con el objetivo de crear un modelo de escuelas nZEB. En estos momentos de falta de definición de los criterios nZEB en nuestro país, el estándar Passivhaus ha sido reconocido en alguna ocasión por fondos FEDER, como estándar asimilable a nZEB a efectos de concesión de dichos fondos. Se valoran tres alternativas de rehabilitación energética para cada edificio: la rehabilitación para cumplir el estándar Passivhaus certificable, una propuesta de Passivhaus adaptado al clima mediterráneo y otra para adquirir la cualificación energética B. En dicha valoración se han incluido los gastos del proyecto y la dirección de obra teniendo en cuenta las diferentes ayudas destinadas a la rehabilitación energética de edificios públicos disponibles actualmente. Se han obtenido interesantes resultados de reducción de demanda de calefacción (86-89%), consumo de gas (72-80%) y emisiones de CO2 (55-75%), así como una mejora de la salubridad del aire interior y del confort térmico, además de una razonable amortización de la inversión. Como resultado al estudio, dos de las escuelas estudiadas, llevarán a cabo la obra de rehabilitación durante 2016-17.
Introducción
Con el fin de promover la competitividad, la sostenibilidad y la seguridad del suministro energético, la Comisión Europea ha elaborado una serie de políticas y medidas. En el marco legislativo actual, la Directiva Europea 2010/31/UE relativa a la eficiencia energética de edificios, establece como objetivo para el 31 de diciembre de 2020 que todos los edificios nuevos tengan un consumo de energía casi nulo. Para edificios públicos este objetivo se adelanta dos años, a 31 de diciembre de 2018.
En España, el sector de la edificación es uno de los que consume mayor cantidad de energía generando alrededor de dos tercios de las emisiones de CO2, de ahí la importancia de implementar la normativa a edificios ya existentes con el fin de mejorar su eficiencia y avanzar hacia una transición energética sostenible. Actualmente existen diversas ayudas tanto europeas como estatales para que administraciones y privados puedan llevar a cabo estas rehabilitaciones, por ejemplo, los fondos FEDER de la Comisión Europea y el programa PAREER CRECE del IDAE.
Des del Área Metropolitana de Barcelona se quiere impulsar esta iniciativa mediante la creación de un modelo metropolitano de escuelas nZEB (nearly Zero-Energy Buildings), favoreciendo además, la oportunidad de transmitir a la población más joven valores de respeto al medio ambiente. Es por eso que el estudio presentado muestra la viabilidad técnica y económica de tres alternativas de rehabilitación energética en tres escuelas de sus municipios, siguiendo el estándar Passivhaus.
Estudio para la rehabilitación energética con criterios nZEB
El estudio tiene como objetivo valorar la viabilidad técnica y económica de la rehabilitación de tres centros educativos de diferentes municipios del territorio metropolitano cumpliendo criterios de estándar Passivhaus y, de este modo, convertirlos en edificios de consumo casi nulo.
El estándar Passivhaus es un modelo de construcción alemán de demanda energética realmente baja pero con un gran confort térmico y acústico, garantizando una buena calidad del aire interior del edificio. Estas características hacen que dicho estándar sea el adecuado para ser utilizado en colegios ya que tienen una elevada ocupación interna, no tienen equipos de refrigeración y necesitan altos requerimientos sobre la salud y el confort.
Sus estrategias de diseño se basan en la compacidad, orientación y protección solar, en el aislamiento térmico y la ausencia de puentes térmicos, en la alta calidad de las ventanas, una ventilación controlada con un alto nivel de hermeticidad, una ventilación adecuada en verano y una ventilación adicional nocturna.
En los últimos 10 años se ha comprobado la eficacia de éste estándar en clima mediterráneo gracias a la monitorización de diferentes edificios españoles.
Los tres casos de estudio
El Departamento de Enseñanza de la Generalitat de Catalunya gestiona 2.323 centros educativos con una superficie media de 3.128 m2. El consumo energético de los centros correspondientes a la provincia de Barcelona (354 centros) se estudió en el Plan de Acción para la Energía Sostenible promovido por la Diputación de Barcelona. De dicho estudio se observa que los consumos medios están dentro de un rango bastante amplio (68-122 kWh/m2·año) y que la contribución térmica supone entre un 63 y 87%.
El estudio realizado se ha centrado en determinar la viabilidad de rehabilitar tres centros educativos siguiendo criterios de emisión casi nula:
Escuela Margalló
- Municipio: Castelldefels
- Superficie: 2.700 m2
- Año de construcción: 1997
- Existencia de aislamiento en la envolvente: SÍ
- Consumo energético: 146 kWh/m2·a
Escuela El Garrofer
- Municipio: Viladecans
- Superficie: 3.300 m2
- Año de construcción: 1974
- Existencia de aislamiento en la envolvente: NO
- Consumo energético: 89 kWh/m2·a
Escuela Cascabell
- Municipio: Sant Adrià del Besòs
- Superficie: 2.700 m2
- Año de construcción: 1980
- Existencia de aislamiento en la envolvente: SÍ
- Consumo energético: 98 kWh/m2·a
En cada edificio se han propuesto tres alternativas de rehabilitación energética: la rehabilitación para cumplir el estándar Passivhaus adaptado al clima mediterráneo, para cumplir el estándar Passivhaus certificable y para alcanzar una cualificación energética B.
En cualquiera de los tres casos de alternativas, se cumplen las condiciones para conseguir la máxima ayuda dentro del Programa PAREER CRECE del IDAE.
Calidad del aire en el interior de los edificios
Debido a que los edificios de estudio son centros educativos, es importante que exista una buena calidad del aire interior de los mismos. El elemento clave para asegurar dicha calidad es el control de la ventilación del edificio, por lo tanto, es necesario tener en cuenta cual puede ser el origen de sus fuentes contaminantes. Éstas son la contaminación del aire exterior, el CO2 procedente de la actividad metabólica de los ocupantes, las emisiones de componentes orgánicos volátiles totales de los materiales y equipamiento, emisiones de gas radón del terreno, y los componentes orgánicos volátiles microbianos principalmente debido al moho.
Metodología de cálculo
En la primera fase del estudio, se han realizado visitas a las instalaciones con el fin de realizar un análisis exhaustivo de los edificios y poder medir distintos parámetros de interés para el cálculo del balance energético.
Análisis y balance energético
Estado actual de la envolvente, las instalaciones y la calidad del aire interior
En estas visitas se ha podido comprobar el estado y las características técnicas de la estructura de los centros, encontrando puentes térmicos, la ausencia de aislamiento térmico y problemas de estanqueidad al aire i al agua. Para conocer la estanqueidad de los edificios se han realizado dos ensayos Blower Door en cada uno de los centros de estudio, con el fin de determinar la ventilación no controlada del edificio.
Se ha analizado también, la calidad del sistema de calefacción y de iluminación a partir de visitas y reuniones con los técnicos de mantenimiento y el profesorado. En referente a la medición de la calidad del aire, ésta se ha realizado con un equipo Wöhler el cual permite registrar la temperatura, la humedad y la concentración de CO2 en el espacio de estudio.
Estado actual de la demanda y el consumo
Con el objetivo de analizar el balance energético del edificio y las condiciones de confort, se ha utilizado la herramienta de cálculo PassivHause ProjektierungsPaket (PHPP), desarrollada por el Instituto Passivhaus alemán. Se trata de una herramienta semi-dinámica que permite simular el comportamiento energético del edificio.
Análisis del coste económico y financiero
Se ha descrito la estimación presupuestaria y la posible contribución del Programa PAREER CRECE del IDAE teniendo en cuenta sus costes propios y los gastos del proyecto y dirección de obra. Con los valores obtenidos del cálculo del ahorro económico se ha determinado la amortización de cada una de las opciones según la norma ISO 15686-5.
Resultados obtenidos
Optimización del balance energético
Mejoras en el sistema de ventanas y de ventilación
Mejoras en la envolvente térmica
El estándar Passivhaus es muy exigente en verano para el clima mediterráneo, hecho que hace que no resulte posible conseguir dicho estándar para las escuelas El Garrofer y Cascavell únicamente con sistemas pasivos. Por este motivo se ha propuesto una adaptación incrementando 1ºC la temperatura del aire interior respecto el estándar certificable (26ºC en vez de 25ºC durante un tiempo de uso inferior al 10%). En el caso del CEIP Margalló, se consigue llegar a cumplir el estándar Passivhaus certificable únicamente con sistemas pasivos. A continuación se muestra un resumen de resultados:
Conclusiones
La eficiencia energética y la reducción de las emisiones de CO2 es un objetivo estratégico de los países miembros de la Unión Europea. Además, la renovación de las escuelas es también una preocupación global ya que permite convertirlas en edificios modélicos en cuestión de confort, salubridad del aire y consumo energético. De este modo, una rehabilitación para conseguir un consumo casi nulo proporciona herramientas a los equipos docentes para transmitir valores de respeto al medio ambiente a los alumnos, y que estos puedan aplicar los conceptos adquiridos en sus hogares.
El estudio permite identificar las deficiencias energéticas y de confort de los edificios analizados y, de este modo, examinar su capacidad de mejora basándose en el estándar de consumo casi nulo Passivhaus.
Una actuación de este tipo comportaría múltiples beneficios, tanto directos como indirectos. Por un lado se consigue prevenir las patologías que pueden desencadenarse en edificios enfermos, mejorar el confort de los usuarios, reducir las emisiones de CO2, incrementar el ahorro económico a largo plazo y así, reducir su dependencia energética. Por el otro, también se consigue contribuir a la mejora del rendimiento escolar de los alumnos y del equipo docente, así como favorecer a la pedagogía en materia del ahorro energético y el bajo consumo.
Con las ayudas del programa PAREER-CRECE, actualmente en vigor, las actuaciones propuestas de rehabilitación energética dan una amortización de la inversión inicial inferior a 20 años. Teniendo en cuenta una vida útil de 50 años, es recomendable aprovechar estas condiciones económicas para conseguir edificios conforme a la futura normativa de la Unión Europea, del tipo nZEB (nearly Zero-Energy Buildings).
A nivel de administración local, los tres municipios donde se encuentran los centros educativos estudiados están suscritos al Pacto de Alcaldes (PAES), por lo que están comprometidos con una ambiciosa reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. Esto hace que considerar su rehabilitación para conseguir un consumo casi nulo, colabore a cumplir los objetivos locales y europeos antes planteados.