PROYECTO: Certificación energética prescriptiva para viviendas de … · 2013-02-18 · edificios...

PROYECTO: Certificación energética prescriptiva para viviendas de protección oficial en Andalucía

INFORME TÉCNICO ACTIVIDADES

Servando Álvarez Dominguez

José Luís Molina Félix

José Manuel Salmerón Lissén

Rafael Salmerón Lissén

Francisco José Sánchez de la Flor

Asociación de Investigación y Cooperación Industrial de AndalucíaMargarita Luxán

Gloria Gómez Muñoz

Estudio CC60

Sevilla, julio 2008

Índice

Resumen de las Actividades realizadas ......................................................................................... 5

TAREA 1:Resumen de consulta datos estadísticos ...................................................................... 7

TAREA 1: Parámetros que influyen en el comportamiento térmico del edificio ....................... 11

TAREA 1: Edificios representativos ........................................................................................... 13

TAREA 1: Estimación de las demandas de calefacción y refrigeración .................................... 20

TAREA 1: Estudio de los rendimientos de los sistemas de calefacción y refrigeración. ........... 37

TAREA 2: Potencial de mejora para reducción de la demanda .................................................. 54

TAREA 3: Optimización del nivel de aislamiento ...................................................................... 73

TAREA 4: Subzonificación climática de la geografía andaluza. ................................................ 76

TAREA 4: Método simplificado de certificación energética de viviendas de protección oficial en Andalucía. ..................................................................................................................................... 87

TAREA 5: Distribución de los indicadores frente a los límites. ................................................. 89

Certificación energética prescriptiva para viviendas de protección oficial en Andalucía

Resumen de las Actividades realizadasEl proyecto ha tenido una duración de 18 meses y se ha articulado alrededor de las cinco tareas siguientes:

Se incluye a continuación una relación de los informes que se presentan para cada tarea.

TAREA 1: Definición de los tipos edificatorios y evaluación energética de la situación base

Se incluyen los siguientes documentos:

Resultado del análisis estadístico sobre morfología uy tipología edificatoria. Recopilación de los parámetros globales que se considerarán para caracterizar el

comportamiento térmico de los edificios. Descripción de los casos representativos seleccionados Estimación de las demandas de calefacción y refrigeración utilizando los parámetros

característicos globales que se definieron previamente. Estudio y obtención de los rendimientos de los sistemas de calefacción y refrigeración. Determinación de los factores de ponderación para obtener los rendimientos medios

estacionales a partir de los rendimientos nominales. Este documento ha sido presentado para su aceptación como documento reconocido, de esta forma el usuario proyectista puede hacer referencia a él quedando automáticamente certificada la validez de los resultados obtenidos de dicho documento.

Obtención del índice de eficiencia energética de un sistema a partir de su rendimiento medio estacional. Rendimiento medio de los sistemas de sustitución.

TAREA 1: Tipificación Edificios y

Caracterización Situación Inicial

TAREA 2: Cálculo del Potencial de

mejora

TAREA 4: Productos

Finales

TAREA 5: Estudio de

Casos

TAREA 3: Propuesta de Soluciones

Alternativas y Optimización


TAREA 2 Potencial de mejora de los consumos de energía de calefacción y refrigeración

En el desarrollo de esta tarea se han obtenido las leyes que expresan el potencial de mejora en términos fundamentalmente de las demandas de calefacción y refrigeración. Se incluye un capítulo específico con el desarrollo completo de esta tarea.

TAREA 3: Análisis de posibles propuestas de soluciones alternativas para la obtención de edificios de viviendas de clases B y C dentro de un contexto de rentabilidad económica

Se ha establecido una metodología de optimización que permite la fijación de los parámetros de comportamiento energético de los diferentes componentes y sistemas. Se incluye el procedimiento utilizado para la optimización del espesor del aislamiento en cada zona climática andaluza y los valores de la transmitancia térmica lineal de muros, suelos y cubiertas en dos escenarios de mejora con respecto al mínimo establecido por el Código Técnico de la Edificación.

TAREA 4: Productos Finales

Esta tarea se subdivide en dos:

A. Subzonificación climática de la geografía andaluza. Se incluye un documento que ha sido presentado como documento reconocido para que legalmente pueda ser usado por los proyectistas al establecer el cumplimiento del Documento Básico HE-1 sobre limitación de demanda de energía del Código Técnico de la Edificación.

B. Método simplificado de certificación energética de viviendas de protección oficial en Andalucía. Se incluye un conjunto de documentos explicando la metodología a seguir, fichas de aplicación y tablas de datos para cada tipo de vivienda –unifamiliar y en bloque- y zona climática andaluza.

TAREA 5: Estudio de Casos

Se ha realizado un análisis para demostrar que el método no pierde sensibilidad pese a las hipótesis realizadas en el desarrollo del mismo. Dicho análisis incluye una comparativa de la clasificación energética obtenida por el método simplificado y la que realmente se obtendría por el programa oficial de cálculo CALENER.


TAREA 1:Resumen de consulta datos estadísticos CARACTERIZACIÓN DE LA POBLACIÓN

A continuación se exponen los resultados obtenidos de la investigación de estadísticas existentes acerca del sector de viviendas en Andalucía con objeto de caracterizar esa población.

Búsqueda de información

Los principales organismos consultados para la obtención de información acerca de las viviendas, y los edificios que las contienen, de Andalucía han sido las siguientes:

Instituto Nacional de Estadística (INE).

Catastro.

Junta de Andalucía.

Ministerio de Fomento.

También se ha consultado a distintos colegios profesionales (arquitectos, aparejadores...) e información de diversa procedencia contenida en Internet.

Una vez prospectados, se ha optado por utilizar los datos procedentes del INE y del Ministerio de Fomento, por ser los de mayor completitud y servir de fuente de datos al resto de organismos oficiales.

Datos disponibles

Los datos disponibles en el INE acerca de viviendas y edificios de viviendas, se extienden hasta el año 2001.

Por otra parte, los datos del Ministerio de Fomento se extienden desde el año 1994 hasta 2005. De esta fuente es de la única que se ha podido extraer la diferenciación entre viviendas unifamiliares (aisladas, adosadas y pareadas) y viviendas en bloque, ya que no existe dicha diferenciación en los datos existentes en el INE.

Características analizadas

Existen múltiples parámetros y características a analizar en las viviendas para llegar a descifrar su comportamiento energético. Para el presente estudio se han considerado una serie de unidades primarias a la hora de definir la muestra de monitorización:

Unidades primarias de muestreo

Zona climática

Tipo de edificio (unifamiliar o bloque).

Año de construcción.


Para el caso del tipo de edificio, la única información que se ha extraído es la siguiente:

Datos del Ministerio de Fomento (desde 1994 hasta 2005) disponiéndose de su distribución por provincias. El numero de viviendas analizadas es de 798.517.

Otros parámetros cuyos datos han sido obtenidos son los siguientes:

Numero de plantas sobre rasante.

Superficie útil de la vivienda.

Disponibilidad de calefacción.

Tipo de calefacción.

Disponibilidad de refrigeración.

La estrategia adoptada para la caracterización de las viviendas de Andalucía ha sido la siguiente:

Dentro del territorio andaluz se distinguen 9 zonas climáticas según la siguiente distribución de población:


En el método desarrollado se contemplará la situación más habitual en viviendas de protección oficial que es no disponer de sistema, no obstante, el método incluirá la posibilidad de incluir la evaluación del sistema en el certificado energético. Esto es útil en los casos comprendidos en el artículo 10 del Real Decreto 47/2007, de 19 de enero, donde se dispone que el certificado de eficiencia energética tendrá una validez máxima de 10 años y que el propietario del edificio es responsable de la renovación o actualización del certificado de eficiencia energética conforme a las condiciones que establezca el órgano competente de la Comunidad Autónoma. El propietario podrá proceder voluntariamente a su actualización, cuando considere que existen variaciones en aspectos del edificio que puedan modificar el certificado de eficiencia energética. Esta variación en viviendas de protección oficial podría ser la instalación por parte del propietario de un sistema de climatización, el método desarrollado seguiría siendo útil en este caso.


TAREA 1: Parámetros que influyen en el comportamiento térmico del edificio

En este apartado se explica el procedimiento desarrollado para la estimación de las demandas de calefacción y refrigeración. Este procedimiento se basa en el uso de unas correlaciones que recogen la influencia de los principales factores de los que dependen dichas demandas.

En primer lugar, se ha realizado un análisis de dichos factores, que para el caso las demandas de acondicionamiento, son el diseño del edificio, la calidad constructiva de los elementos de la envolvente, el clima y las condiciones operacionales y funcionales.

Conocidas estas dependencias, conviene plantear un método de estimación para la demanda de calefacción por una parte, y para refrigeración por otra, que permita desligar las dependencias anteriores. De esta forma, se podrá encontrar, tanto las causas de una posible demanda alta, como las posibles mejoras encaminadas a reducir tal demanda.

Para la estimación de las demandas de acondicionamiento de calefacción y refrigeración, se han desarrollado pues, sendas correlaciones, que dependen de los factores antes mencionados.

Así, la correlación para la demanda de calefacción es función de:

• El diseño del edificio, a través de:

o la compacidad del edificio,

o la altura media de los espacios, y

o la relación entre el área de ventanas equivalente al sur dividida por el área acondicionada.

• Los materiales de construcción, a través de:

o la transmitancia térmica media del edificio.

• El clima, a través de:

o los grados día de invierno de la localidad en el periodo considerado calculados en base 20, y

o la radiación global acumulada sobre superficie vertical con orientación sur en el periodo considerado.

• Las condiciones de funcionamiento, a través de:

o las fuentes internas, y

o la ventilación y/o infiltración media.

Por su parte, la correlación para la demanda de refrigeración es función de:


• El diseño del edificio, a través de:

o la altura media de los espacios,

o la relación entre el área de cubiertas dividida por el área acondicionada, y

o la relación entre el área de ventanas equivalente al sur dividida por el área acondicionada.

• Los materiales de construcción, a través de:

o la transmitancia térmica media de la cubierta del edificio.

• El clima, a través de:

o los grados día modificados de verano de la localidad, calculados en base 25 a partir de las temperaturas sol-aire sobre cubierta,

o los grados día de noche de la localidad calculados en base 25 en el periodo de la 1 a las 8 horas como grados día de invierno

o la radiación global acumulada sobre superficie vertical con orientación sur en el periodo considerado.

• Las condiciones de funcionamiento, a través de:

o la ventilación y/o infiltración nocturna de la 1 a las 8 horas.


TAREA 1: Edificios representativos

De acuerdo con las estadísticas mencionadas anteriormente se han elegido entre la base de datos de edificios elaborada por el Grupo de Trabajo de Termotecnia de AICIA compuesta por 54 edificios proyectados, ejecutados e introducidos en el programa oficial de limitación de demanda de energía LIDER aquellos que se adecuan más a las características dadas por dichas estadísticas.

De tal forma que la muestra final resultante está formada por 3 viviendas unifamiliares y 3 viviendas en bloque. Las viviendas unifamiliares en todos los casos son de tres plantas y su implantación es pareada y en mayor medida adosada como corresponde a viviendas de protección oficial. En el caso de los bloques dos de ellos tienen cuatro plantas y el restante 7 plantas

En las siguientes fichas se resumen los datos geométricos y constructivos de los edificios representativos.


Vivienda unifamiliar de tres plantas

VISTAS DE LA VIVIENDA ZONIFICACIÓN POR PLANTAS

Planta Baja Primera Planta Planta Alta

Tipo de Vivienda AdosadaFuente de Información

Instituto Eduardo Torroja

DATOS GEOMÉTRICOS Datos Geométricos

Área Acondicionada 151 m2

Área Muros 138 m2

Área Huecos 20 m2

Área Cubierta 64 m2

Área Suelos 58 m2

Área Transferencia 280 m2

Volumen Acondicionado 454 m3

Compacidad 1.62 m% Área de huecos respecto al área total de fachada 13%% Área de huecos respecto al área acondicionada 13%


Vivienda unifamiliar de dos plantas con patio



Área Muros 73 m2

Área Huecos 16 m2


Área Suelos 31 m2





Planta Baja Primera PlantaVivienda unifamiliar de dos plantas con garaje

DATOS GEOMÉTRICOS

Tipo de Vivienda Adosada

Fuente de Información

Grupo de Termotecnia, ESI,

US

Tipo de Vivienda Adosada


EME DOS, Agenda de la construcción

Nº 115


Datos GeométricosÁrea Acondicionada 100 m2

Área Muros 51 m2

Área Huecos 18 m2


Área Suelos 55 m2





Planta Baja Primera Planta

Bloque en “H” de cuatro plantas


Tipo de Vivienda Edificio Aislado



US



Área Muros 797 m2

Área Huecos 123 m2


Área Suelos 279 m2





Planta Tipo


Bloque de cuatro plantas con patio central



Área Muros 292 m2

Área Huecos 68 m2


Área Suelos 138 m2





Planta Tipo

Tipo de ViviendaEdificio Entre

Medianeras, con patio interior

Fuente de Información AITEMIN


Bloque en “L”


Área Acondicionada 1927,24 m2

Área Muros 1489,7 m2

Área Huecos 251,16 m2

Área Cubierta 316,96 m2

Área Suelos 316,96 m2

Área Transferencia 5855,35 m2

Volumen Acondicionado 6656,16 m3



Planta Tipo

Tipo de Vivienda Edificio Exento



US


TAREA 1: Estimación de las demandas de calefacción y refrigeración

1.1. Metodología

Las correlaciones para la demanda de calefacción y de refrigeración se han obtenido por procedimientos separados que recogen la influencia de cada uno de los factores antes indicados, utilizándose en total 6 edificios diferentes, descritos en el apartado anterior.

Así, para el caso de la demanda de calefacción los pasos seguidos han sido:

Paso 1: Influencia de la transmitancia térmica media del edificio.

En este primer paso se han realizado simulaciones de edificios opacos, es decir, que no tienen ventanas, o con ventanas con factor solar igual a cero.

Los resultados de las simulaciones realizadas con LIDER se representan en las siguientes gráficas frente al parámetro

AtVUm

.

En estas gráficas se representan con rombos azules las demandas de calefacción de los edificios anteriores a los que se ha eliminado las ventanas, y en dos hipótesis de calidades constructivas:

o Los valores de U dados por el CTE para el edificio de referencia, y

o Valores de U muy bajos (Ucubierta=0.16, Usuelo=0.11, Umuros=0.19)


y = 43.291x + 1.0335R2 = 0.9714

0

10

20

30

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

Um / (V/AT)

DC

Demandas de Calefacción de LIDER. Cádiz.

y = 64.277x + 3.9369R2 = 0.993

05

1015202530354045

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65

Um / (V/AT)

DC

Demandas de Calefacción de LIDER. Sevilla.


y = 112.77x + 16.606R2 = 0.9951

0

10

20

30

4050

60

70

80

90

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6

Um / (V/AT)

DC

Demandas de Calefacción de LIDER. Granada.

y = 127.88x + 19.595R2 = 0.9958

010

2030

4050

6070

8090

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55

Um / (V/AT)

DC

Demandas de Calefacción de LIDER. Madrid.


y = 191.75x + 39.701R2 = 0.9957

0102030405060708090

100110120130140

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

Um / (V/AT)

DC

Demandas de Calefacción de LIDER. Burgos.

Conclusiones de las gráficas anteriores:

• Teniendo en cuenta la correlación planteada, el corte de la recta que pasa por los

edificios opacos con el eje de ordenadas nos da el valor de ( )1000

24⋅⋅⋅ GDalturaa

Cádiz Sevilla Granada Madrid Burgos

( )1000

24⋅⋅⋅ GDalturaa 43.29 64.28 112.77 127.88 191.75

GD 1116 1448 2258 2374 3303

a 0.539 0.617 0.694 0.748 0.806

• El término independiente de esa recta es el término independiente de la correlación.


e 1.034 3.937 16.606 19.595 39.701


Paso 2: Influencia de las ganancias solares.

En segundo lugar, el coeficiente b de la correlación se obtiene como el promedio de los calculados para cada caso con el siguiente procedimiento:

o Primero, se calcula el incremento de demanda de calefacción debido a la anulación de las ganancias solares:

CTEdelFSFS DCDCDC −=∆ = 0

o Segundo, se calcula el término que multiplica al coeficiente b en la correlación, es decir:

IsAaAs ⋅

o Tercero, se calcula el coeficiente b de cada caso como:

IsAaAs

DCb icaso

⋅

∆=

o Cuarto, se calcula el coeficiente b como el promedio de los calculados para cada caso:

n

bb

n

iicaso∑

== 1


b 0.211 0.241 0.288 0.276 0.268

Paso 3: Influencia de la ventilación.

El término independiente que queda al considerar únicamente los dos coeficientes anteriores a y b, se ha desglosado en dos partes: una que depende de la ventilación que da lugar a un nuevo coeficiente c, y un nuevo término independiente.


El coeficiente c se ha calculado, por su parte, realizando simulaciones con LIDER con 2 hipótesis diferentes de caudal de ventilación, mientras que el nuevo término independiente se ha obtenido de forma que el resultado total de la estimación de la demanda de calefacción se ajuste lo mejor posible a los resultados totales dados por LIDER.

Paso 4: Influencia de las fuentes internas.

Siguiendo un procedimiento análogo al paso 3, se ha obtenido la influencia de las fuentes internas, es decir, se han realizado simulaciones con LIDER con 2 hipótesis diferentes de fuentes internas, y posteriormente, el nuevo término independiente se ha obtenido de forma que el resultado total de la estimación de la demanda de calefacción se ajuste lo mejor posible a los resultados totales dados por LIDER.

El procedimiento de obtención de los coeficientes para refrigeración se ha realizado para cada espacio por separado y para cada mes. Los meses elegidos han sido: junio, julio, agosto y septiembre.

Paso 1: Contribución de la cubierta y término independiente

En este caso, se han realizado simulaciones con dos valores diferentes de Uc : 0.66 y 0.38 W/m2K, siendo casos todos ellos sin superficies acristaladas, es decir, casos opacos. Así pues, la demanda de los mismos se debe únicamente a la contribución a través de la cubierta, más un término independiente.

Haciendo la hipótesis que para el caso con menor demanda de refrigeración el término independiente es cero, se ha calculado el coeficiente a.

Por otra parte, el término independiente d se ha calculado como el promedio de las demandas de refrigeración anteriores restándoles la contribución por la cubierta a partir del coeficiente a antes calculado.

Paso 2: Contribución de la radiación solar por ventanas

Usando los casos con cubierta en los que el porcentaje acristalado va desde el 5% hasta el 55%, y restándoles la contribución de la cubierta calculada a partir del coeficiente a, y el término independiente d, se ha obtenido el coeficiente b.


En las siguientes gráficas se representan primero para Madrid y luego para Sevilla, la contribución de la radiación solar por ventanas a la demanda de refrigeración frente al área sur equivalente dividida por el área acondicionada.

y = 34.996xR2 = 0.9436

y = 32.332xR2 = 0.8903

y = 52.183xR2 = 0.9692

y = 52.401xR2 = 0.958

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Area Sur Equivalente / Area acondicionada

Dem

anda

de

Ref

riger

ació

n de

bida

a la

Rad

iaci

ón S

olar

jun

jul

ago

sep

Cálculo del coeficiente b. Madrid.

y = 45.369xR2 = 0.9422

y = 46.941xR2 = 0.9286

y = 59.701xR2 = 0.9725

y = 58.361xR2 = 0.9547

0

10

20

30

40

50

60

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

Area Sur Equivalente / Area acondicionada

Dem

anda

de

Ref

riger

ació

n de

bida

a la

Rad

iaci

ón S

olar

jun

jul

ago

sep

Cálculo del coeficiente b. Sevilla.


Paso 3: Contribución de la ventilación nocturna

Finalmente, la contribución de la ventilación nocturna (coeficiente c) se ha obtenido por comparación de casos en los que la ventilación nocturna se ha calculado con 4 renovaciones por hora (situación base), con otros en los que se tenía 8 renovaciones por hora.

Siguiendo este procedimiento se han calculados los coeficientes de la correlación para Madrid (zona D3) y para Sevilla (zona B4):

MADRID jun jul ago sep

a= 0.00 0.46 0.33 0.00

b= 0.45 0.59 0.51 0.30

c= 0.46 0.50 0.54 0.50

d= 0.00 0.72 0.56 0.00

SEVILLA jun jul ago sep

a= 0.13 0.69 0.85 0.42

b= 0.62 0.70 0.58 0.41

c= 0.29 0.21 0.29 0.38

d= 0.40 1.82 1.83 0.64

1.2. Correlación para la Demanda de Calefacción.

Para la estimación de la demanda de calefacción se ha optado por el desarrollo de una correlación que debe usarse una única vez para todo el edificio y todos los meses de calefacción.


En la obtención de esta correlación se han considerado como meses de calefacción los meses de enero, febrero, marzo, abril, mayo, octubre, noviembre y diciembre.

La ecuación que se propone para el cálculo de la demanda de calefacción es la siguiente:

( )

( ) ( )

+

⋅−⋅⋅⋅⋅⋅⋅+

+⋅

⋅−⋅⋅⋅

⋅

=

eAaFIdGDalturaCpnventilacióc

IsAaAsbGDaltura

AtVUma

CD

360024

100024

ρ

en kWh/m2

La demanda de calefacción calculada con esta ecuación tiene un valor positivo.

El significado de cada término es el siguiente:

• El primer término recoge la influencia del nivel de aislamiento del edificio, de su compacidad y del clima, a través de los grados-días. Tiene signo positivo porque contribuye a aumentar la demanda de calefacción.

( )1000

24⋅⋅⋅

⋅ GDaltura

AtVUma

• El segundo término recoge la influencia del nivel de acristalamiento del edificio, y del clima, a través de la radiación solar. Tiene signo negativo, es decir, contrario al de la demanda de calefacción.

IsAaAsb ⋅

⋅−

• El tercer término recoge la influencia de la ventilación y/o infiltración del edificio, y del clima, a través de los grados-días. Tiene signo negativo porque contribuye a aumentar la demanda de calefacción.

( ) ( )3600

24⋅⋅⋅⋅⋅⋅+ GDalturaCpnventilacióc ρ

• El cuarto término recoge la influencia de las fuentes internas del edificio. Tiene signo positivo porque, al igual que la radiación, disminuye la demanda de calefacción.

⋅−

AaFId


• En último lugar, se ha añadido un término independiente que recoge la influencia de todos los demás términos de los que depende la demanda de calefacción, como son la ventilación y las fuentes internas.

Por su parte, los parámetros que intervienen son los siguientes:

AtVUm

es la transmitancia térmica media del edificio dividida por la compacidad en W/m3 K

AaAs

es el área de ventanas equivalente al sur dividida por el área acondicionada

( )altura

es la altura media de los espacios. En las simulaciones realizadas todos los espacios tienen una altura de 3 m

( )nventilació es el número de renovaciones hora por ventilación y/o infiltración en h-1

AaFI

son las fuentes internas divididas por el área acondicionada. En las simulaciones realizadas se ha usado una media de 7.88 kWh/m2 al mes. Tanto este coeficiente como el anterior se han obtenido mediante pasadas sucesivas del programa sobre edificios unizona en múltiples orientaciones y configuraciones.

Por otra parte las variables climáticas en esta correlación son:

GD son los grados día de invierno de la localidad en el periodo considerado calculados en base 20


Is es la radiación global acumulada sobre superficie vertical con orientación sur en el periodo considerado en kWh/m2

Usando estas variables y con las unidades indicadas resultan que las constantes a, b son adimensionales. La constante c tiene las mismas unidades que la demanda de calefacción, es decir, kWh/m2.

1.3. Correlación para la Demanda de Refrigeración.

Para la estimación de la demanda de refrigeración se ha optado por el desarrollo de una correlación que debe usarse para cada espacio por separado y para cada mes. Finalmente, la demanda de refrigeración total del edificio será la suma para todos los espacios y todos los meses con refrigeración.

La ecuación que se propone para el cálculo de la demanda de refrigeración es la siguiente:

( )

( ) ( )

+⋅⋅⋅⋅⋅⋅−

−⋅

⋅+⋅⋅

⋅⋅

=dGDalturaCpnventilacióc

IsAaAsbGD

AaAcUca

DR

nochenoche 360024

100024

mod

ρen kWh/m2

La demanda de refrigeración calculada con esta ecuación tiene un valor positivo.

El significado de cada término es el siguiente:

• El primer término recoge la influencia del nivel de aislamiento de la cubierta del edificio, y del clima, a través de los grados-días modificados de cubierta. Tiene signo positivo porque la demanda de refrigeración es positiva siguiendo el mismo criterio de signos del programa LIDER. En total, a lo largo de todo el día la cubierta aumenta la demanda de refrigeración.

( )1000

24mod ⋅⋅

⋅⋅ GD

AaAcUca

• El segundo término recoge la influencia del nivel de acristalamiento del edificio, y del clima, a través de la radiación solar. Tiene signo positivo, es decir, contribuye a aumentar la demanda de refrigeración.

IsAaAsb ⋅

⋅+


• El tercer término recoge la influencia de la ventilación nocturna del edificio, y del clima, a través de los grados-días. Para el cálculo de la demanda de refrigeración se ha calculado este término para el periodo de la 1 a las 8 horas (noche). Durante la noche la ventilación disminuye la demanda de refrigeración. Por ese motivo, tiene signo negativo.

( ) ( )3600

24⋅⋅⋅⋅⋅⋅− nochenoche GDalturaCpnventilacióc ρ

• En último lugar, se ha añadido un término independiente que recoge la influencia del resto de parámetros del edificio no contemplados anteriormente, y que además permita aumentar los valores de la demanda de refrigeración, situándolos de esta forma, del lado de la seguridad, es decir, por encima de los valores reales dados por LIDER.

Por otra parte, los parámetros que intervienen son:

( )Uc

es la transmitancia térmica media de cubierta en W/m2 K

AaAc

es el área de cubierta dividida por el área acondicionada

AaAs

es el área de ventanas equivalente al sur dividida por el área acondicionada

( )nventilació

es el número de renovaciones hora por ventilación y/o infiltración en h-1

(NOTA: se ha referido este término al periodo de la 1 a las 8 horas (noche))

( )altura

es la altura media de los espacios. En las simulaciones realizadas todos los espacios tienen una altura de 3 m

Cp⋅ρ

es la densidad del aire por su calor específico. Para los casos calculados se ha tomado un valor de 1.2 kJ/m3K


Por otra parte las variables climáticas en esta correlación son:

modGD

son los grados día modificados de verano de la localidad y mes considerado calculados en base 25. Esta modificación consiste en el cálculo de los grados día a partir de las temperaturas sol-aire sobre cubierta en vez de a partir de la temperatura de aire.

nocheGD

son los grados día de verano de la localidad y mes considerado calculados en base 25

(NOTA: se ha calculado este término en el periodo de la 1 a las 8 horas (noche) calculados como grados día de invierno.

Is

es la radiación global acumulada sobre superficie vertical con orientación sur en el mes considerado en kWh/m2

Usando estas variables y con las unidades indicadas resultan que las constantes a, b, c son adimensionales. La constante d tiene las mismas unidades que la demanda de refrigeración, es decir, kWh/m2.

1.4. Coeficientes de las Correlaciones.

1.4.1. Calefacción.

Para calefacción se tiene que:

( )

( ) ( )

+

⋅−⋅⋅⋅⋅⋅⋅+

+⋅

⋅−⋅⋅⋅

⋅

=

eAaFIdGDalturaCpnventilacióc

IsAaAsbGDaltura

AtVUma

CD

360024

100024

ρ

Siendo:

467.0141.0 +⋅= SCIa

196.0030.0 +⋅= SCIb

670.0035.0 +⋅= SCIc

324.0300.0 +⋅= SCId

844.14925.3 −⋅−= SCIe


Con los coeficientes así calculados la comparación de los resultados de la correlación frente a las demandas de calefacción de LIDER queda como se muestra en la siguiente figura.

y = x - 7E-14R2 = 0.9881

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Dem anda de Calefacción LIDER (kWh/m2)

Dem

anda

de

Cal

efac

ción

Cor

rela

ción

(kW

h/m

2

Comparación de la demanda de calefacción de la correlación frente a la de LIDER

Para calefacción (sin fuentes internas) se tiene que:

Si no se quiere usar las fuentes internas como una variable más de evaluación de la demanda de calefacción, como por ejemplo con edificios nuevos, la correlación sería:

( )

( ) ( )

+⋅⋅⋅⋅⋅⋅+

+⋅

⋅−⋅⋅⋅

⋅

=

eGDalturaCpnventilacióc

IsAaAsbGDaltura

AtVUma

CD

360024

100024

ρ

Siendo en este caso diferente el término independiente e:

467.0141.0 +⋅= SCIa

196.0030.0 +⋅= SCIb

670.0035.0 +⋅= SCIc

850.14932.3 −⋅−= SCIe


Para calefacción (sin fuentes internas, ni ventilación) se tiene que:

Si no se quieren usar ni las fuentes internas ni la ventilación como variables de evaluación de la demanda de calefacción, la correlación sería:

( )

+⋅

⋅−⋅⋅⋅

⋅= eIs

AaAsbGDaltura

AtVUma CD

100024

Siendo en este caso diferente el término independiente e:

467.0141.0 +⋅= SCIa

196.0030.0 +⋅= SCIb

192.0301.21 −⋅= SCIe

1.4.2. Refrigeración.

( )

( ) ( )

+⋅⋅⋅⋅⋅⋅−

−⋅

⋅+⋅⋅

⋅⋅

=dGDalturaCpnventilacióc

IsAaAsbGD

AaAcUca

DR

nochenoche 360024

100024

mod

ρ

Siendo:

544.0762.0 −⋅= mesSCVa

218.0274.0 +⋅= mesSCVb

672.0208.0 +⋅−= mesSCVc

908.1730.1 +⋅= mesSCVd

Con los coeficientes así calculados la comparación de los resultados de la correlación frente a las demandas de refrigeración de LIDER queda como se muestra en la siguiente figura.


y = 1.0000x + 0.0000R2 = 0.9196

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Demanda m ensual de Refrigeración LIDER (kWh/m2)

Dem

anda

men

sual

de

Ref

riger

ació

n C

orre

laci

ón

(kW

h/m

2)

Comparación de la demanda mensual de refrigeración de la correlación frente a la de LIDER

1.5. Validación.

Finalmente, para validar los resultados de demandas de calefacción y refrigeración dados por las correlaciones, se han realizado simulaciones con edificios diferentes a los usados para la obtención de dichas correlaciones (edificios del 7 al 10). Se han elegido 2 viviendas unifamiliares y 1 bloque de viviendas.

y = 0.915x + 9.1801R2 = 0.9842

0

50

100

150

200

0 50 100 150 200

Dem anda de Calefacción LIDER (kWh/m 2)

Dem

anda

de

Cal

efac

ción

Cor

rela

ción

(kW

h/m

2

Comparación de la demanda de calefacción de la correlación frente a la de LIDER (usando los términos a, b y e de la correlación)


y = 1.0145x + 3.2331R2 = 0.9005

0

10

20

30

40

0 10 20 30 40

Dem anda de Refrigeración LIDER (kWh/m 2)

Dem

anda

de

Ref

riger

ació

n C

orre

laci

ón

(kW

h/m

2

Comparación de la demanda mensual de refrigeración de la correlación frente a la de LIDER


TAREA 1: Estudio de los rendimientos de los sistemas de calefacción y refrigeración.

Rendimientos medios estacionales y rendimientos nominales

El rendimiento nominal de un sistema es el cociente entre la demanda y el consumo de energía final de un equipo en unas condiciones de diseño estándar. Dicho rendimiento se suministra por el fabricante. Por otra parte, el rendimiento medio estacional es la relación entre la demanda y el consumo en energía final de un determinado equipo funcionando durante un periodo de tiempo en condiciones reales. En bombas de calor funcionando en modo calefacción se denomina COP medio estacional, y funcionando en modo refrigeración EER medio estacional. Ambos se diferencian en que el rendimiento medio estacional tiene en cuenta el efecto sobre el rendimiento de los periodos en que los sistemas no trabajan a carga nominal, paradas y arranques mientras que el rendimiento nominal se mide en unas condiciones fijas de ensayo.

El rendimiento medio estacional de un sistema se puede obtener multiplicando el rendimiento nominal por un factor de ponderación calculado como se indica en el siguiente apartado.

Una vez conocido el rendimiento medio estacional podremos conocer el indicador de eficiencia energética de los sistemas que será utilizado en el procedimiento de certificación desarrollado.

El indicador de eficiencia energética de un sistema es el cociente entre el rendimiento medio estacional de dicho sistema y un rendimiento medio estacional de referencia obtenido como una media ponderada siguiendo la distribución estadística siguiente:

1. Para sistemas de calefacción:

a. Calderas de combustión, 77% de las cuales:

i. Sólo calefacción, 38.5%

ii. Mixtas (calefacción y agua caliente sanitaria), 38.5%

b. Calderas eléctricas, 8%

c. Bomba de calor, 15%

2. Para sistemas de refrigeración.

a. Bomba de calor, 100%

3. Para sistemas de agua caliente sanitaria.

a. Calderas de combustión, 36.4%

b. Calderas eléctricas, 18.2%

c. Mixtas (calefacción y acs), 45.4%

La relación entre rendimiento medio estacional e indicador de eficiencia energética es biunívoca y viene determinada por el tipo de combustible o fuente energética empleada por el sistema. Dicha relación aparece en la metodología desarrollada y descrita en la tarea 4.


Metodología de obtención de los factores de ponderación

En este apartado se describirá el procedimiento seguido para el cálculo del rendimiento medio estacional y el factor de ponderación de diversos sistemas.

El esquema seguido ha sido el siguiente:

- Creación de las viviendas con la construcción mínima exigida por el código técnico en cada localidad, para ello se ha generado el edificio de referencia de las viviendas tipo –ver su descripción en anexos-.

- Dimensionado de los equipos de calefacción, refrigeración y ACS.

- Cálculo de la demanda y consumo en energía final de calefacción, refrigeración y ACS mediante el programa CALENER_VYP.

- Obtención de los rendimientos medios estacionales como el cociente entre la demanda y el consumo en energía final obtenidos de los ficheros de resultados *Obj.dat.

- Obtención de los factores de ponderación como el cociente entre el rendimiento medio estacional y el rendimiento nominal.

En la siguiente tabla se muestran las localidades en las que se ha seguido el esquema anterior, aparecen marcadas con una X aquellas zonas climáticas inexistentes en Andalucía:

Zona Climática de Verano

1 2 3 4

Zona

Clim

átic

a de

Invi

erno

A CádizMálaga Almería

B ValenciaCastellón

SevillaCórdobaHuelva

C X X Granada ToledoJaén

D X Segovia MadridCiudad Real

En negrita aparecen las capitales de provincia, las otras localidades son localidades de referencia de las zonas climáticas que aparecen en otros municipios de Andalucía.


Las viviendas en las que se han desarrollado los cálculos son las 6 viviendas tipo.

Los sistemas considerados en dichas viviendas han sido los recogidos en las siguientes tablas:

Para viviendas unifamiliares:

Calderas sólo calefacciónConvencionalBaja temperaturaCondensación

Calderas mixtasConvencionalBaja temperaturaCondensación

Calderas ACS Combustión convencionalEléctrica

Bomba de calor “split”

Pot nominal en condiciones EUROVENT 80 W/m2




Bomba de calor centralizada





En el caso de viviendas en bloque:

Calderas sólo calefacciónConvencional

Baja temperaturaCondensación

Calderas mixtasConvencionalBaja temperaturaCondensación

Bomba de calor centralizada

Pot nominal en condiciones EUROVENT 70 W/m2Pot nominal en condiciones EUROVENT 100 W/m2

No se simulan en este tipo de viviendas las calderas sólo de ACS porque los resultados por vivienda serían idénticos a los resultados obtenidos para viviendas unifamiliares.

Por el mismo motivo no se simulan los sistemas de bomba de calor tipo split.

Elección de la potencia nominal de los sistemas:

Viviendas unifamiliares:

Calderas de combustión: Se ha calculado en cada caso la demanda punta siendo esta en cualquier caso inferior a la potencia mínima nominal de una caldera comercial (25kW) por tanto en todos los casos se ha supuesto dicha potencia nominal.

Bombas de calor: El diseño de la potencia se hace en calefacción y en condiciones EUROVENT. La siguiente gráfica muestra la potencia nominal de diseño obtenida con el


programa CYPE en las condiciones de cálculo correspondientes (24ºC en verano y 22ºC en invierno) dadas por AFEC para la vivienda unifamiliar 1. Dicha potencia se ha representado junto a la punta dada por LIDER con sus condiciones operacionales propias.

0

20

40

60

80

100

120

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

SCI

Pote

ncia

de

cale

facc

ion

[W/m

2]

LIDER diseñoCYPE diseño

Si convertimos las potencias anteriores a las potencias correspondientes en condiciones EUROVENT la gráfica anterior pasaría a ser la siguiente –dicha corrección se ha realizado según la curva descrita en los Anexos y usada en CALENER-VYP-:

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

SCI

Pote

ncia

de

cale

facc

ion

[W/m

2]

LIDER EUROVENTCYPE EUROVENT

Esta gráfica es el fundamento por el cual se ha decidido dimensionar las bombas de calor en viviendas unifamiliares en 4 niveles independientemente de la localidad donde está situada el edificio: 80W/m2, 100W/m2, 120W/m2 y 140W/m2 que se corresponden con los niveles mínimo, máximo y 2 intermedios en la gráfica anterior.

Añadiendo al gráfico anterior los resultados de las otras viviendas unifamiliares tipo:


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

SCI

Pote

ncia

de

cale

facc

ion

[W/m

2]

LIDER EUROVENT 1uCYPE EUROVENT 1uLIDER EUROVENT 2uLIDER EUROVENT 3u

Viviendas en bloque:

Calderas de combustión: Se ha calculado en cada caso la demanda punta que se ha utilizado para dimensionar la caldera, esto es tanto como decir que en este rango de potencias la elección de calderas no es discreta.

Bombas de calor: Se ha seguido el mismo procedimiento que en el caso de viviendas unifamiliares pero en este caso sólo se han retenido los valores mínimos y máximos, es decir 70W/m2 y 100W/m2

Unidades terminales:

Si el sistema principal es una caldera de combustión las unidades terminales son radiadores, se han colocado radiadores en todos los espacios de las viviendas, la suma de las potencias de todos los radiadores es igual a la potencia de la caldera y la potencia de cada radiador es proporcional a la superficie del espacio en el que está colocado.

Para las bombas de calor tipo split se ha considerado una potencia mínima de 2kW por unidad, se dimensiona por calefacción, la potencia de refrigeración es 0.87 por la potencia de calefacción y el ratio potencia sensible frente a potencia total es 0.70. Todos estos valores has sido suministrados por AFEC.

Para este tipo de sistemas también se ha definido la situación de equipos centralizados para lo cual se han unido todos los espacios de las viviendas y se ha instalado una máquina que cubre la demanda total. Los criterios de diseño han sido idénticos a los descritos para sistemas tipo split. En el caso de viviendas con varias plantas se ha diseñado una máquina centralizada por planta que es lo que se corresponde con los diseños más comunes en la realidad.

RESULTADOS


Los resultados obtenidos en las simulaciones se expresarán en términos del factor de ponderación que, como se dijo en la introducción, es el cociente entre el rendimiento medio estacional de un sistema y su rendimiento nominal correspondiente.

En las tablas siguientes se dan los valores de los factores de ponderación clasificados por sistemas, y por zonas climáticas sólo en el caso de que su variación en las mismas sea significativa.

1. Factores de ponderación para sistemas de calefacción y mixtos basados en calderas de combustión:

Caldera calefacción combustión estándar 0.97Caldera calefacción combustión baja temperatura 1.00Caldera calefacción combustión de condensación 1.08Caldera mixta combustión estándar 0.98Caldera mixta combustión baja temperatura 1.00Caldera mixta combustión de condensación 1.06

2. Factores de ponderación para sistemas de agua caliente sanitaria:

Caldera ACS combustión estándar 0.93Caldera ACS eléctrica 1.00

3. Factores de ponderación para sistemas de calefacción basados en sistemas de expansión directa (P valor del percentil en %):

Sistemas tipo “split” A B C D EBomba de calor tipo split calefacción P=50% 0.65 0.65 0.65 0.63 0.61Bomba de calor tipo split calefacción P=15% 0.60 0.62 0.63 0.59 0.58

3.1 Resultados en unifamiliares:

Sistemas Centralizados Pot. Diseño = 80 W/m2 A B C D EBomba de calor central. calefacción P=50% 0.77 0.77 0.76 0.74 0.71Bomba de calor central. calefacción P=10% 0.77 0.75 0.74 0.72 0.71


Sistemas Centralizados Pot. Diseño = 120 A B C D E


W/m2Bomba de calor central. calefacción P=50% 0.67 0.69 0.69 0.68 0.66Bomba de calor central. calefacción P=10% 0.67 0.67 0.68 0.66 0.66


3.2 Resultados en bloques:



4. Factores de ponderación para sistemas de refrigeración basados en sistemas de expansión directa (P valor del percentil en %):

Sistemas tipo “split” 2 3 4Bomba de calor split refrigeración P=50% 0.69 0.72 0.77Bomba de calor split refrigeración P=15% 0.54 0.66 0.75

4.1 Resultados en unifamiliares:

Sistemas Centralizados Pot. Diseño Cal = 80 W/m2 2 3 4Bomba de calor central. refrigeración P=50% 0.94 0.95 0.90Bomba de calor central. refrigeración P=10% 0.86 0.83 0.89


Sistemas Centralizados Pot. Diseño Cal = 120 W/m2 2 3 4


Bomba de calor central. refrigeración P=50% 0.79 0.85 0.83Bomba de calor central. refrigeración P=10% 0.73 0.71 0.81


4.2 Resultados en bloques:




Valores de los factores de ponderación

1. Factores de ponderación para sistemas de calefacción y mixtos basados en calderas de combustión:

Caldera calefacción combustión estándar 0.97Caldera calefacción combustión baja temperatura 1.00Caldera calefacción combustión de condensación 1.08Caldera mixta combustión estándar 0.98Caldera mixta combustión baja temperatura 1.00Caldera mixta combustión de condensación 1.06 2. Factores de ponderación para sistemas de agua caliente sanitaria:

Caldera ACS combustión estándar 0.93Caldera ACS eléctrica 1.00

3. Factores de ponderación para sistemas de calefacción basados en sistemas de expansión directa:

Sistemas tipo “split” A B C D EBomba de calor tipo split calefacción P=15% 0.60 0.62 0.58

A B C D EBomba de calor Sist. Centralizados calefacción (unifamiliares) 0.79 0.71 0.68Bomba de calor Sist. Centralizados calefacción (bloques) 0.79 0.75 0.68

Para la zona A se ha tomado el valor del percentil del 10% de los resultados para potencia de 70 W/m2.Para las zonas B y C se ha tomado el valor del percentil del 10% de los resultados para potencias de 80 W/m2 y 100 W/m2 en unifamiliares y 70 W/m2 en bloques.Para las zonas D y E se ha tomado el valor del percentil del 10% de los resultados para potencias de 120 W/m2 y 140 W/m2 en unifamiliares y 100 W/m2 en bloques.

4. Factores de ponderación para sistemas de refrigeración basados en sistemas de expansión directa:

2 3 4Bomba de calor tipo split refrigeración 0.54 0.66 0.75

2 3 4Bomba de calor Sist. Centralizados refrigeración (unifamiliares) 0.83 0.71 0.78Bomba de calor Sist. Centralizados refrigeración (bloques) 0.90 0.80 0.88

Para la zona 2 se ha tomado el valor del percentil del 10% de los resultados para potencias de 80 W/m2 y 100 W/m2 en unifamiliares y 70 W/m2 en bloques.


Para las zona 3 se ha tomado el valor del percentil del 10% de los resultados para potencia de 120 W/m2 en unifamiliares y 100 W/m2 en bloques.

Para la zona 4 se ha tomado el valor del percentil del 10% de los resultados para potencia 140 W/m2 en unifamiliares W/m2 en bloques.


Tablas de obtención del IEE a partir de los rendimientos medios

Para obtener el indicador de eficiencia energética (IEE) de un sistema es necesario entrar en las siguientes tablas mediante su rendimiento medio estacional. Dicho rendimiento medio se obtiene multiplicando el rendimiento nominal del sistema por un factor de ponderación que se obtendrá en función del tipo de sistema y combustible utilizado por el mismo.

1. Sistemas de calefacción:

Bombas de calor

COP medioestacional

IEE sist electpeninsular

IEE sist electExtra-peninsular

3.30 0.61 0.783.20 0.63 0.813.10 0.65 0.833.00 0.68 0.862.90 0.70 0.892.80 0.72 0.922.70 0.75 0.962.60 0.78 0.992.50 0.81 1.032.40 0.85 1.082.30 0.88 1.122.20 0.92 1.172.10 0.97 1.232.00 1.01 1.291.90 1.07 1.361.80 1.13 1.431.70 1.19 1.521.60 1.27 1.611.50 1.35 1.721.40 1.45 1.841.30 1.56 1.99


Calderas:

Peninsular Extrapeninsular

η medio IEE Calderas

IEE Calderas

IEE Calderas

IEE Calderas

IEE Calderas

IEE Calderas

estacional Gas Natural Gasoleo C GLP Gas Natural Gasoleo C GLP

1.10 0.58 0.82 0.69 0.49 0.69 0.581.05 0.61 0.85 0.73 0.51 0.72 0.611.00 0.64 0.90 0.76 0.54 0.76 0.640.95 0.67 0.94 0.80 0.57 0.80 0.680.90 0.71 1.00 0.85 0.60 0.84 0.710.85 0.75 1.06 0.90 0.63 0.89 0.760.80 0.80 1.12 0.95 0.67 0.94 0.800.75 0.85 1.20 1.02 0.72 1.01 0.860.70 0.91 1.28 1.09 0.77 1.08 0.920.65 0.98 1.38 1.17 0.83 1.16 0.990.60 1.06 1.49 1.27 0.89 1.26 1.07

2. Sistemas de refrigeración:Bomba de calor:

EER medio IEE sist elect IEE sist elect

estacional peninsular extra-peninsular

3.30 0.79 0.783.20 0.81 0.813.10 0.84 0.833.00 0.87 0.862.90 0.90 0.892.80 0.93 0.922.70 0.96 0.962.60 1.00 0.992.50 1.04 1.032.40 1.08 1.082.30 1.13 1.122.20 1.18 1.172.10 1.24 1.232.00 1.30 1.291.90 1.37 1.361.80 1.44 1.431.70 1.53 1.521.60 1.62 1.611.50 1.73 1.721.40 1.85 1.841.30 2.00 1.99


3. Sistemas de agua caliente sanitaria:

Calderas de combustión:

Peninsular Extrapeninsular

η medio IEE Calderas

IEE Calderas

IEE Calderas IEE Calderas IEE

CalderasIEE

Calderasestacional Gas Natural Gasoleo C GLP Gas Natural Gasoleo C GLP

1.10 0.49 0.69 0.58 0.41 0.58 0.491.05 0.51 0.72 0.61 0.43 0.61 0.521.00 0.54 0.76 0.64 0.45 0.64 0.540.95 0.57 0.80 0.68 0.48 0.67 0.570.90 0.60 0.84 0.71 0.50 0.71 0.600.85 0.63 0.89 0.76 0.53 0.75 0.640.80 0.67 0.94 0.80 0.57 0.80 0.680.75 0.72 1.01 0.86 0.60 0.85 0.720.70 0.77 1.08 0.92 0.65 0.91 0.770.65 0.83 1.16 0.99 0.70 0.98 0.830.60 0.89 1.26 1.07 0.76 1.06 0.90

Calderas eléctricas:

η medio IEE Calderas IEE Calderas

estacional Elect Peninsular

Elect Extra-Peninsular

1.00 1.44 2.180.95 1.52 2.290.90 1.60 2.42

En viviendas de protección oficial en Andalucía, es habitual no instalar sistemas de calefacción ni refrigeración, en este caso los valores del indicador de eficiencia energética que se deberían tomar serían los siguientes:

1. Sistemas de calefacción: 1.20

2. Sistemas de refrigeración: 1.20


Rendimientos nominales en otras reglamentacionesComo indicamos anteriormente adolecemos de una carencia total de datos de rendimientos nominales de sistemas instalados en viviendas existentes, es por eso que se ha realizado un trabajo de comparación de los valores anteriores suministrados en reglamentaciones de otros países. El fin de estas otras reglamentaciones es el de obtener unos valores estimativos de consumo energético en el caso francés, método 3CL1, y el procedimiento de certificación energética de edificios destinados a vivienda en el caso inglés, SAP 20052.A continuación adjuntamos unas tablas donde se realiza la comparativa entre los rendimientos nominales de los sistemas.

Sistemas de calefacción

SAP 2005 3CL unifamiliares 3CL bloques

Calderas de cble sólido 0.50-0.65 0.3 0.3

Calderas de gas/GLP(sin/con control termostático)anteriores a 1988sin ventilador pre-79 0.50-0.55 0.50-0.52 ind: 0.45-0.47

post-79 0.60-0.65 colectiva: 0.44-0.47

entre 1988-1999con ventilador 0.65-0.70 0.57-0.61 ind: 0.53-0.56

colectiva: 0.51-0.54posteriores a 2000

estándar 0.65-0.70 0.61-0.65 ind:0.57-0.60colectiva: 0.54-0.57

condensación 0.75-0.80 0.71-0.75 ind:0.58colectiva: 0.63-0.66

Bomba de calor

aire/aire 2.5 centralizada: 1.69 ind central: 1.46split: 2.35 ind split: 2.37

agua/agua - 2.66 colectiva: 2.2aire/agua 3 2.16 colectiva: 1.8geotérmica 3.1 3.32 colectiva: 2.80

Eléctricas 1 1.1 1.1

Sistemas de producción de ACS

SAP 2005 3CL unifamiliares 3CL bloques

1 La méthode de Calcul des Consommations Conventionnelles dans les Logements -> 3CL (Calculs des consommations conventionnelles dans les logements).

2 SAP 2005, The Goverment’s Standard Assessment Procedure for Energy Rating of Dwellings, BRE, Garston, Watford WD25 9XX, www.bre.co.uk/sap2005.

http://www.bre.co.uk/sap2005


Calderas de cble sólido 0.50-0.65 0.25 0.22

Calderas de gas/GLP (no-si instantánea)anteriores a 1988

---- 0.32-0.50 ind: 0.28-0.47colectiva: 0.33

entre 1988-1999---- 0.46-0.54 ind: 0.36-0.5

colectiva: 0.37posteriores a 2000

standard ---- 0.50-0.57 ind:0.39-0.55colectiva: 0.40

condensación ---- 0.53-0.66 ind:0.43-0.62colectiva: 0.42

Eléctricasinstantáneas 1 0.85 0.88

con acumulación 1<5 años: 0.68 0.71

5-15 años: 0.65 0.69>15 años: 0.60 0.61

colectiva ---- --- 0.53

Red de agua caliente ---- 0.65 colectiva: 0.39

Equipos de producción de frío

No hay ningún valor de comparación en las referencias consultadas.


Utilización de los rendimientos medios estacionales para obtener el consumo en energía primaria y las emisiones de CO2.

Pese a que en el desarrollo de la metodología simplificada de certificación de viviendas de VPO no es necesario obtener el consumo en energía primaria ni las emisiones de CO2, se describe en este apartado la forma de calcular estos parámetros energéticos una vez conocido el rendimiento medio estacional de los sistemas.

Para estimar tanto las emisiones de CO2 como el consumo en energía primaria, a partir de la demanda de calefacción y refrigeración de un edificio, es necesario utilizar un rendimiento medio estacional correspondiente a los sistemas instalados en dicho edificio para satisfacer las demandas mencionadas.

Una vez definido el rendimiento medio estacional el consumo se puede calcular como el cociente:

estacional medio orendimientDemandaConsumo =

Para sistemas basados en combustibles primarios, éste sería el consumo en energía primaria; no obstante para los sistemas eléctricos éste sería el consumo de energía eléctrica y por tanto, para obtener el consumo en energía primaria sería necesario multiplicar el consumo anterior por un facor que dependería del “mix” energético del país en el que nos encontremos. En España estos valores de paso de consumo en energía eléctrica a energía primaria son suministrados por el IDEA y son los que utilizaremos en el desarrollo de este documento.

De igual forma, para calcular las emisiones de CO2 emitidas por un cierto sistema al satisfacer una demanda debemos multiplicar el consumo anteriormente referido por un coeficiente que transforme las unidades de consumo en unidades de masa de CO2 emitida. Estos coeficientes dependen igualmente del tipo de sistema y del tipo de combustible utilizado.

Sin perder generalidad podríamos decir que:

α×=estacional medio orendimient

Demandaprimaria energíaen Consumo

β×=estacional medio orendimient

DemandaEmisiones

Donde α y β son coeficientes que tomarán valores distintos en función del tipo de sistema y del tipo de combustible empleado.


Valores de los parámetros de emisiones y consumo.

Tipo de energía térmica βGas natural 0.204 kg CO2/kWh t

Gasóleo-C 0.287 kg CO2/kWh t

GLP 0.244 kg CO2/kWh t

Carbón uso doméstico 0.347 kg CO2/kWh t

Biomasa neutroBiocarburantes neutroSolar térmica baja temperatura 0

Electricidad βElectricidad convencional peninsular 0.649 kg CO2/kWh e

Electricidad convencional extra-peninsular (Baleares, Canarias, Ceuta y Melilla) 0.981 kg CO2/kWh e

Solar Fotovoltaica 0Electricidad convencional en horas valle nocturnas (0h-8h),

para sistemas de acumulación eléctrica peninsular 0.517 kg CO2/kWh e

Electricidad convencional en horas valle nocturnas (0h-8h), para sistemas de acumulación eléctrica extra-peninsular 0.981 kg CO2/kWh e

Tipo de combustible αGasóleo, Fuel-oil y GLP 1.08 kWh energía primaria /kWh energía finalGas Natural 1.01 kWh energía primaria /kWh energía finalCarbón 1.00 kWh energía primaria /kWh energía final

Electricidad αElectricidad convencional peninsular 2.61 kWh energía primaria /kWh energía final

Electricidad convencional extra-peninsular (Baleares, Canarias, Ceuta y Melilla) 3.35 kWh energía primaria /kWh energía final

Electricidad convencional en horas valle nocturnas (0h-8h), para sistemas de

acumulación eléctrica peninsular2.02 kWh energía primaria /kWh energía final

Electricidad convencional en horas valle nocturnas (0h-8h), para sistemas de

acumulación eléctrica extra-peninsular3.35 kWh energía primaria /kWh energía final

Fuente: IDAE, Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía, Ministerio de Industria, Turismo y Comercio.


TAREA 2: Potencial de mejora para reducción de la demanda

Metodología para estimación del ahorro

Se ha realizado un estudio para encontrar las leyes o correlaciones empíricas que permitan determinar, sin necesidad de recurrir a la simulación, el ahorro energético esperado en las demandas de calefacción y refrigeración al modificar la calidad constructiva de los elementos de la envolvente. Con carácter general modificar la calidad constructiva significa variar la transmitancia del elemento (para los cerramientos opacos) o simultáneamente la transmitancia y el factor solar (cerramientos semitransparentes).

Las leyes que expresan el potencial de mejora en términos de demanda energética de calefacción y/o refrigeración de cada solución constructiva proporcionan el ahorro que se produce al sustituir o mejorar una solución constructiva por otra y se han obtenido de acuerdo con el siguiente plan de trabajo:

1) Se parte de un conjunto de edificios representativos (Anexo l)

2) A cada edificio se le asocia un catálogo de posibles actuaciones cualitativas y

cuantitativas sobre las fachadas y la cubierta.

3) Se sustituye de manera sistemática y acumulativa cada uno de los componentes

iniciales (a sustituir) por cada uno de los posibles componentes sustituidores.

4) El resultado hasta ahora es una gran base de datos de edificios descritos por su

geometría, construcción y régimen horario.

5) De la simulación de dichos edificios para las diferentes condiciones climáticas se

obtienen los datos de comportamiento energético de cada una de las variaciones.

6) El resultado se procesa en una herramienta de análisis estadístico con filtros para

determinar el efecto de las diferentes combinaciones de sustituciones.

La mejora eventual se expresará por m2 de cerramiento sustituido o mejorado y puede expresarse en ahorro de energía, emisiones de CO2 o ahorro en términos económicos.


Esta mejora depende inicialmente de:

a) Localidad en la que se establece la comparación.

b) Características de las dos soluciones constructivas que se comparan.

c) Orientación de los cerramientos a mejorar o sustituir.

Además de esta dependencia básica existen otros factores secundarios pero no menos importantes relacionados con el resto de la envolvente del edificio en el que se produce la implantación de la mejora y que se definen en función de:

d) La contribución bruta de esa solución constructiva a la demanda (y que a su vez depende de

del porcentaje que ocupa dicha solución respecto al total de la envolvente edificatoria).

e) La interacción con el resto del edificio. Es decir, el efecto relativo entre dicho componente y

los restantes del edificio.

Teniendo en cuenta lo anterior, se infiere que el efecto buscado no tiene un valor único y que, por tanto, es necesario buscar la banda en la que se mueve dicho efecto con el fin de elegir, de entre los valores de dicha banda el que se considere más consistente con los objetivos del proyecto. Con dicho valor se obtienen las leyes de comportamiento buscadas.

El efecto del nivel de aislamiento sobre el ahorro de la demanda de calefacción ha sido analizado a partir de los resultados procedentes de la modificación de cada uno de los siguientes parámetros:

1. Clima. Se han simulado las condiciones climáticas de cuatro localidades: Sevilla,

Granada, Madrid y Burgos. Toda la climatología andaluza esta incluida en este rango,

tanto para el verano como para el invierno, ya que las correcciones por altura en algunas

localidades de Andalucía pueden hacer que sus condiciones climáticas sean diferentes a

las de su capital de provincia correspondiente.

2. Arquitectura. Los edificios modelados son catorce.

3. Orientación. Todos los edificios han sido rotados ocho veces, cada 45º. Es decir, todos

los elementos de las componentes del edificio han sido simuladas en diferentes

orientaciones del edificio (N, NE, E, SE, SO, O y NO).


4. Componentes (muros exteriores, cubiertas, suelos y ventanas). Para cada edificio se han

seleccionado cinco elementos de su envuelta suficientemente representativos.

5. Calidades constructivas. Tres niveles para cada componente.

Resumiendo, el número total de simulaciones realizadas es 26880 (4 localidades × 14 edificios × 8 orientaciones × 4 componentes × 5 elementos × 3 calidades constructivas).

Los resultados de las simulaciones se han presentado en forma de curvas de frecuencia donde en el eje de abscisas se indica el ahorro de demanda de calefacción y en el eje de ordenadas el número de casos en el que se alcanza dicho ahorro.

A partir de las curvas de frecuencia se han obtenido las siguientes variables (ver Figura 1):

- Percentil 10 %: Valor de ahorro de demanda de calefacción por debajo del cual se

encuentra el 10 % de la frecuencia acumulada de la muestra.

- Media: Valor medio de la demanda de calefacción.

- Percentil 90 %: Es un valor de ahorro de demanda de calefacción por debajo del cual se

encuentra el 90 % de la frecuencia acumulada de la muestra.


Figura 1. Presentación de resultados. Percentil 10 %, media y percentil 90 %

Los anteriores parámetros, se ha comprobado, son lo suficientemente robustos como para permitir el análisis y posterior caracterización de resultados.

Algunos de los resultados obtenidos son, por ejemplo, los ahorros de demanda de calefacción para muros exteriores en Sevilla, por orientación y para tres incrementos diferentes del nivel de aislamiento (ver Figura 2).

Ui - Uf = 0,09 W/m2K

0

10

20

30

40

50

1,00 1,50 2,00 2,50 3,00

Ahorro (kWh/m2 Componente)

Cas

os

Norte Es te Sur Oes te

Ui - Uf = 0,12 W/m2K

05

101520253035

1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00


Cas

os

Norte Este Sur Oeste

Ui - Uf = 0,21 W/m2K

05

10152025303540

2,50 3,50 4,50 5,50 6,50


Cas

os


Ahorros de demanda de calefacción para muros exteriores. Sevilla

Percentil 10% Percentil 90%

Media

Ahorro (kWh/m2Componente

)

Casos


Si de las distribuciones de frecuencia anteriores calculamos el percentil 10 %, media y percentil 90 % según aparecen en la Tabla 1 y posteriormente se dividen dichos valores por la reducción de transmitancia térmica simulada, se observa que el ahorro de demanda de calefacción es directamente proporcional a la reducción de transmitancia térmica. La Tabla 2 muestra estos ratios reflejando su independencia de la variación del nivel de aislamiento y su dependencia del clima y de la orientación.

kWh/m2Componente Percentil 10 % Media Percentil 90 %

ΔU = 0.09 W/m2K

Norte 1.89 2.19 2.39Este 1.69 1.91 2.09Sur 1.29 1.49 1.70

Oeste 1.65 1.84 2.07

ΔU = 0.12 W/m2K

Norte 2.52 2.90 3.15Este 2.25 2.53 2.77Sur 1.73 1.98 2.25

Oeste 2.20 2.45 2.73

ΔU = 0.21 W/m2K

Norte 4.40 5.09 5.54Este 3.94 4.43 4.86Sur 3.02 3.47 3.95

Oeste 3.85 4.29 4.79

Tabla 1: Ahorro de demanda de calefacción en Sevilla


KW/mkWh/m

2Componente

2

U%10Percentile

∆ UMedia

∆ U%90Percentile

∆

ΔU = 0.09 W/m2K

Norte 21.00 24.33 26.56

Este 18.78 21.22 23.22

Sur 14.33 16.56 18.89

Oeste 18.33 20.44 23.00

ΔU = 0.12 W/m2K

Norte 21.00 24.17 26.25

Este 18.75 21.08 23.08

Sur 14.42 16.50 18.75

Oeste 18.33 20.42 22.75

ΔU = 0.21 W/m2K

Norte 20.95 24.24 26.38

Este 18.76 21.10 23.14

Sur 14.38 16.52 18.81

Oeste 18.33 20.43 22.81

Tabla 2: Ratio ahorro de demanda de calefacción / reducción de transmitancia térmica


Estudio de sensibilidad

Influencia de la orientación y del clima

La Figura 3 muestra para los climas de Madrid, Granada y Burgos y por orientación (0º, 360º ≡ Sur; 90º ≡ Este; 180º ≡ Norte; 270º ≡ Oeste), la distribución de ahorros en la demanda de calefacción para una reducción de transmitancia térmica de 0.24 W/m2K en un elemento perteneciente a los muros exteriores.

Ui - Uf = 0.24 W/m2K

0.0

1.5

3.0

4.5

6.0

7.5

0 90 180 270 360

Orientación (º)

Aho

rro

(kW

h/m

2 Com

pone

nte)

Granada Madrid Burgos

Influencia de la orientación y del clima

Las conclusiones que pueden obtenerse es que los mayores ahorros en la demanda de calefacción se obtienen en las orientaciones norte y en los climas con mayor severidad climática de invierno (SCI (Burgos) = 1.96, SCI (Granada) = 0.81). Por ejemplo, en Burgos, la diferencia de ahorro en la demanda de calefacción entre orientación norte y sur es próxima al 13 % y si comparamos estos ahorros entre Burgos y Granada es del 80 % aproximadamente (ver Tabla 3).



Granada

Norte 3.17 3.61 3.96Este 2.92 3.25 3.56Sur 2.43 2.78 3.12

Oeste 2.83 3.17 3.52

Madrid

Norte 3.48 3.95 4.34Este 3.27 3.63 3.97Sur 2.85 3.22 3.55

Oeste 3.18 3.54 3.93

Burgos

Norte 4.96 5.61 6.19Este 4.71 5.35 5.89Sur 4.39 5.00 5.51

Oeste 4.63 5.26 5.81

Tabla 3: Percentiles y media. Clima y orientación

Influencia de la tipología del edificio

En la Figura 4 se muestra para Madrid y con una disminución de transmitancia térmica de 0.07 W/m2K en un elemento perteneciente a los muros exteriores, la distribución por orientación de ahorros de demanda de calefacción por metro cuadrado de dicho elemento.

La muestra inicial la forman catorce edificios (línea discontinua), posteriormente se añade a la distribución anterior, los resultados correspondientes a cuatro edificios más dando lugar a una muestra de diecinueve edificios (línea continua).

Madrid Ui - Uf = 0.07 W/m2K

05

10152025303540

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00


Cas

os


: Influencia de la tipología del edificio



Muestra 14

Norte 2.69 3.07 3.37Este 2.53 2.82 3.08Sur 2.22 2.50 2.76

Oeste 2.47 2.75 3.03

Muestra 19

Norte 2.60 2.98 3.35Este 2.42 2.75 3.07Sur 2.13 2.43 2.74

Oeste 2.41 2.68 3.01

Tabla 4: Percentiles y media. Incremento de edificios de la muestra

El incremento de la muestra no ha modificado prácticamente los valores del percentil del 90 %, del 10 %, ni tampoco la media (ver Tabla 4). Esto vuelve a reiterar la solidez de estos parámetros para evaluar los ahorros de demanda de calefacción al incrementar los niveles de aislamiento.

Influencia del resto de elementos

La Figura 5 refleja para tres casos con niveles de aislamiento diferentes en muros exteriores, cubiertas, suelos y ventanas (caso peor, caso base y caso mejor), el ahorro en la demanda de calefacción para Sevilla en orientación norte con una disminución de transmitancia térmica de 0.12 W/m2K en un elemento perteneciente a los muros exteriores. De igual manera se representa, el ahorro en la demanda de calefacción para Burgos en orientación norte con una disminución de 0.09 W/m2K en un elemento perteneciente a los muros exteriores

Sevilla / Norte / Uf - Ui = 0.12 W/m2K

0

5

10

15

20

25

30

35

1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0


Cas

os

Peor Base Mejor

Burgos / Norte / Ui - Uf = 0.09 W/m2K

0

5

10

15

20

25

30

35

3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0Ahorro (kWh/m2 Componente)

Cas

os

Peor Base Mejor

Influencia del resto de elementos



SevillaNorte

ΔU = 0.12 W/m2K

Peor 2.31 2.75 3.04

Base 2.49 2.90 3.18

Mejor 2.57 2.92 3.18

BurgosNorte

ΔU = 0.09 W/m2K

Peor 4.71 5.44 5.98

Base 4.96 5.61 6.19

Mejor 4.93 5.60 6.18

Tabla 5: Percentiles y media. Influencia del resto de elementos

Tanto la Figura 5 como en la Tabla 5 ponen de manifiesto que se producen mayores ahorros de demanda de calefacción por metro cuadrado del elemento modificado cuanto mejor es el nivel de aislamiento del resto de elementos que integran el edificio. Sin embargo las diferencias disminuyen a medida que aumenta la Severidad Climática de Invierno (SCI) de la localidad, como puede observarse en el caso de Burgos.

Si se aumenta el nivel de aislamiento de los componentes (muros exteriores, cubiertas, suelos y ventanas) que integran el edificio y se modifica un elemento de uno de los componentes, éste último adquiere mayor relevancia en la demanda global de calefacción del edificio.


Caracterización.

Obtención de correlaciones

Las conclusiones y resultados de los apartados anteriores permite obtener una correlación para obtener el ratio entre ahorro de demanda de calefacción y nivel de aislamiento en función del clima y de la orientación.

Las variables independientes, clima y orientación, pueden ser representadas por la excitación externa (temperatura y radiación) ya que la radiación solar sobre superficie vertical incluye el efecto de la orientación.

De esta manera, la excitación externa de un elemento de un componente del edificio puede expresarse según la Ecuación 1:

( )SESACR TT·h·Aq −= (1)

donde

A es el área del elemento.

hCR es el coeficiente convectivo-radiante definido como la suma del coeficiente convectivo y del coeficiente radiante.

TSE es la temperatura de la superficie externa.

TSA es la temperatura sol-aire, definida según Ecuación 2:

eqCR

SA Th

I·αT += (2)

a es la absortividad. En elementos opacos el valor de absortividad es aproximadamente 0.70 mientras que en elementos transparentes este valor se sitúa alrededor de 0.10.

I es la radiación solar global incidente sobre el elemento.


La radiación solar incidente sobre un elemento del edificio depende del tipo de componente (muro exterior, suelo, cubierta o ventana) al que pertenece. Dependiendo de la posición del componente, la radiación solar global incidente es calculada siguiendo el siguiente procedimiento:

- Sobre muros y ventanas: La radiación solar global incidente es igual a la suma de la

radiación solar directa sobre superficie vertical de acuerdo con la orientación, radiación

solar difusa y radiación solar reflejada.

- Sobre cubiertas: La radiación solar global incidente es igual a la suma de la radiación

solar sobre superficie horizontal y radiación solar difusa.

- Sobre suelos: La radiación solar global incidente es nula.

TEQ es la temperatura equivalente, calculada según la Ecuación 3:

RC

RRACEQ hh

T·hT·hT

++

= (3)

TA es la temperatura de aire.

TR es la temperatura radiante.

La temperatura sol-aire, previamente definida, puede ser usada para obtener los Grados Días Modificados (GDM) cuyo cálculo es similar a los conocidos Grados Días (GDC) pero reemplazando la temperatura de aire por la temperatura sol-aire.

Los grados día modificados (GDM) se calculan en base 20ºC para los meses de enero, febrero, marzo, abril, mayo, octubre, noviembre y diciembre. Este parámetro incluye más información que los tradicionales grados día (GD) ya que la orientación, la radiación exterior y la temperatura radiante media es tenida en cuenta. En el Anexo D, aparecen los valores de este parámetro para todas las localidades andaluzas.


Mediante la variable de los grados día modificados (GDM), se ha podido obtener dos grupos de correlaciones, uno correspondiente a conducción en muros exteriores, cubiertas, suelos y ventanas y el otro a radiación en ventanas. Para el primer grupo, conducción en muros exteriores, cubiertas, suelos y ventanas, la dependencia funcional es la establecida en la Ecuación 4:

=⋅ UΔADΔ

f (Clima, Orientación) (4)

donde

ΔD es el ahorro de demanda de calefacción (kWh).

ΔU es el incremento del nivel de aislamiento (W/m2 K).

A es el área del elemento (m2).

Se demuestra que la curva que mejor se ajusta a la dependencia funcional anterior (ver Figura 6) es de tipo lineal y se expresa por medio de la Ecuación 5:

GDMaUΔA

DΔ ⋅=⋅ (5)

donde

GDM son los Grados Días Modificados (GDM).

a es una constante de proporcionalidad (ver Figura 17) cuyos valores son los que aparecen en la Tabla 6.


Percentil 10%

0

1000

2000

3000

4000

5000

0 1000 2000 3000 4000 5000

GD modificados

∆D/

(A* ∆

U)

Media

0

1000

2000

3000

4000

5000

0 1000 2000 3000 4000 5000

GD modificados

∆D/

(A* ∆

U)

Percentil 90%

0

1000

2000

3000

4000

5000

0 1000 2000 3000 4000 5000GD modificados

∆D/

(A* ∆

U)

Muros, Cubiertas, Suelos y Ventanas (Conducción)

0

1000

2000

3000

4000

5000

0 1000 2000 3000 4000 5000

GD modificados∆

D/(A

* ∆U

)

MediaPercentil 90%Percentil 10%Cota

Correlaciones de conducción (Calefacción)

Percentil 10%

0

500

1000

1500

0 500 1000 1500

GD modificados

∆D/

(A* ∆

U)

Media

0

500

1000

1500

0 500 1000 1500

GD modificados

∆D/

(A* ∆

U)

Percentil 90%

0

500

1000

1500

0 500 1000 1500GD modificados

∆D/

(A* ∆

U)

Muros, Cubiertas, Suelos y Ventanas (Conducción)

0

500

1000

1500

0 500 1000 1500

GD modificados

∆D

/(A* ∆

U)

MediaPercentil 90%Percentil 10%Cota

Correlaciones de conducción (Refrigeración)


a (kWh/(W/K × GD))

Percentil 90 % 0.831

Media 0.750


Tabla 6: Constantes de proporcionalidad en conducción (Calefacción).

a (kWh/(W/K × GD))


Media 0.214


Tabla 7: Constantes de proporcionalidad en conducción (Refrigeración).

Este procedimiento permite tener acotado el ahorro de demanda ya que la constante de proporcionalidad, a, nunca alcanza el valor 1. En la Figura 8, se representan los ahorros de demanda de calefacción para muros exteriores en Sevilla junto con sus cotas superiores (líneas verticales) obtenidas al igualar dicha constante de proporcionalidad a la unidad.

Ui - Uf = 0.09 W/m2K

0

10

20

30

40

50

1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50


Cas

os


Ui - Uf = 0.12 W/m2K

05

101520253035

1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50


Cas

os


Ui - Uf = 0.21 W/m2K

05

10152025303540

2.50 3.50 4.50 5.50 6.50 7.50


Cas

os


Ahorros máximos de demanda de calefacción en muros exteriores. Sevilla


Paralelamente, la dependencia funcional para radiación global en ventanas es la establecida por la Ecuación 6.

=⋅ gΔADΔ

f (Clima, Orientación) (6)

donde

ΔD es el ahorro de demanda de calefacción (kWh).

Δg es el incremento del factor solar (Adimensional).

A es el área del elemento (m2).

Se demuestra que la curva que mejor se ajusta a la dependencia funcional anterior (ver Figura 9) es de tipo lineal y se expresa por medio de la Ecuación 7:

RGagΔA

DΔ ⋅=⋅ (7)

donde

RG es la radiación global (kWh/m2).

a es una constante de proporcionalidad (ver Figura 20) cuyos valores son los que aparecen en la Tabla 8.

a (Adimensional)


Media 0.536


Tabla 8: Constantes de proporcionalidad en radiación.


a (Adimensional)


Media 0.358


Tabla 9: Constantes de proporcionalidad en radiación (Refrigeración).

Percentil 10%

050

100150200250300350

0 50 100 150 200 250 300 350

RG

∆D/

(A* ∆

g)

Media

050

100150200250300350

0 50 100 150 200 250 300 350

RG

∆D

/(A* ∆

g)

Percentil 90%

050

100150200250300350

0 50 100 150 200 250 300 350RG

∆D

/(A* ∆

g)

Ventanas (Radiación)

050

100150

200250

300350

0 50 100 150 200 250 300 350

RG

∆D

/(A* ∆

g) Media

Percentil 90%

Percentil 10%

Cota

Lineal (Percentil90%)Lineal (Media)

Lineal (Percentil10%)

Correlaciones de radiación en ventanas (Calefacción)


Percentil 10%

050

100150200250300350

0 100 200 300 400 500 600

RG

∆D/

(A* ∆

g)Media

050

100150200250300350

0 100 200 300 400 500 600

RG

∆D

/(A* ∆

g)

Percentil 90%

050

100150200250300350

0 100 200 300 400 500 600RG

∆D

/(A* ∆

g)

Ventanas (Radiación)

050

100150200250300350

0 100 200 300 400 500 600

RG

∆D

/(A* ∆

g) MediaPercentil 90%Percentil 10%Cota

Correlaciones de radiación en ventanas (Refrigeración)

Validez de las correlaciones

Las correlaciones definidas en el apartado anterior son válidas tanto para el cálculo de demanda de calefacción como para el cálculo de ahorros. Para dar validez al procedimiento simplificado, se han calculado las demandas de calefacción para una vivienda unifamiliar situada en Granada en todas las orientaciones, con distintos porcentajes vidriados, diferentes distribuciones por orientación de dichos porcentajes y considerando tres tipos de construcciones para los componentes del edificio:

1 Construcción según Código Técnico de la Edificación para zona B4 con vidrio simple.

2 Construcción según Código Técnico de la Edificación para zona E1 con vidrio simple.

3 Construcción según Código Técnico de la Edificación para zona E1 con vidrio triple.

En la Figura 11 pueden verse los resultados obtenidos sobre una recta a 45º, donde en el eje de abscisas aparecen las demandas de calefacción usando el motor de cálculo de LIDER y en el eje de ordenadas los ahorros empleando el procedimiento simplificado con una constante de proporcionalidad en conducción igual percentil del 90% con una constante de proporcionalidad en radiación igual al percentil del 10 %.


Demanda de Calefacción. Granada

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Simulación (kWh/m2)

Apr

oxim

ació

n (k

Wh/

m2 )

B4 Vidrio SimpleE1 Vidrio SimpleE1 Vidrio Triple

Aproximación versus simulación

Como puede verse en la Figura 11, los resultados no son iguales si el cálculo de demanda de calefacción se ha realizado mediante el uso de la herramienta de simulación o mediante el procedimiento simplificado. Sin embargo, se observa que la nube de puntos se sitúa paralelamente a la línea de 45º lo cual permite asegurar que una modificación del edificio provoca la misma variación porcentual en la de demanda de calefacción. Además, el procedimiento simplificado está del lado de la seguridad ya que sobrevalora las demandas de calefacción.


TAREA 3: Optimización del nivel de aislamientoMetodología:

A continuación se describe un procedimiento de optimización económica para establecer los incrementos de aislamiento en los componentes de un edificio (muros exteriores, cubiertas, suelos y ventanas).

El espesor óptimo de aislamiento es el valor que produce máximos beneficios económicos al propietario de dicho edificio. El ahorro de energía aumenta al crecer el espesor de aislamiento por encima de dicho punto pero los beneficios económicos caen. Sin embargo, existe un punto denominado espesor ideal de aislamiento donde se produce el máximo ahorro de energía sin pérdidas económicas, esto último es debido a que se igualan los costes de inversión en aislamiento y los costes de energía asociados al funcionamiento del edificio durante el periodo de retorno de la inversión o pay-back. En la Figura 1 aparecen los términos anteriormente definidos:

Figura 1. Espesor óptimo e ideal de aislamiento [CENER 2005]

El procedimiento de obtención de las curvas de la Figura 1 ha sido el siguiente:

- Curva de inversión: La curva de inversión (ΔI) procede de estimaciones hechas por

fabricantes de aislamiento que deben conocer la relación entre costes (material y mano de

ESPESOR IDEAL ESPESOR ÓPTIMO

ESPESOR DE AISLAMIENTO

DINERO

INVERSIÓN

COSTE AHORRADO EN ENERGÍA

BENEFICIO


obra) y los espesores de aislamiento. Normalmente, existe un ratio por componente del

edificio.

La curva de inversión se expresa algebraicamente según la Ecuación 1:

⋅=∆

Componente2m/Eurose1KI (1)

donde

K1 es el ratio entre coste y espesores de aislamiento ( mmEuros

Componente2 ⋅ ).

e es el espesor del aislamiento (m).

- Curva de coste ahorrado en energía: La curva de coste ahorrado en energía (ΔC) se

calcula a mediante la metodología descrita en el apartado anterior obteniendo tendencias de

la influencia de la reducción de transmitancia térmica en un componente del edificio sobre la

demanda de calefacción. De esta forma, se comprueba que la reducción de dicha demanda es

directamente proporcional a la disminución del valor de transmitancia térmica para un clima

y orientación determinada. La curva de coste ahorrado en energía se expresa

algebraicamente según la Ecuación 2:

⋅⋅

η

∆⋅=∆Componente

2m/EurosPRPEU2KC (2)

donde

K2 es el ratio entre el ahorro de demanda de calefacción anual y la reducción de

transmitancia térmica ( Km/WañomkWh

2Componente

2 ⋅⋅ ).

ΔU es la reducción de transmitancia térmica (W/m2K).


η es la eficiencia del sistema de calefacción (Adimensional).

PE es el precio de la energía (Euros/kWh).

PR es el periodo de retorno de la inversión o pay-back (años).

Curva de beneficio: La curva de beneficio en energía (ΔB) es la suma de la curva de inversión y de la curva de coste ahorrado en energía y se expresa algebraicamente según la Ecuación 3:

∆+∆=∆

Componente2m/EurosCIB (3)

Fijación de las calidades constructivas por zonas climáticas:

La siguiente tabla muestra los valores del coeficiente global de transferencia –U [W/m2K]- para muros, cubiertas y suelos en las tres zonas climáticas de invierno existentes en el total de los municipios andaluces. Al nivel básico exigido por el Código Técnico de la Edificación –CTE-, se han añadido un nivel intermedio de aislamiento y un nivel reforzado, con los que se consiguen mejoras potenciales en la calificación energética de la vivienda dentro de un criterio de rentabilidad económica. Dicha rentabilidad se podría cuantificar con un periodo de retorno de la inversión de 5 y 10 años respectivamente. Cabe destacar que en el caso de zonas A y B los niveles medios y reforzados son diferentes para viviendas unifamiliares y bloques, aumentándose el nivel de aislamiento térmico de las fachadas en estos últimos.

CTE Nivel Medio Nivel ReforzadoMuros Cubiertas Suelos Muros Cubiertas Suelos Muros Cubiertas Suelos

A Unif 0.94 0.50 0.53 0.70 0.47 0.53 0.64 0.43 0.53Bloq 0.94 0.50 0.53 0.64 0.43 0.53 0.50 0.43 0.53

B Unif 0.82 0.45 0.52 0.66 0.40 0.52 0.55 0.36 0.52Bloq 0.82 0.45 0.52 0.55 0.36 0.52 0.47 0.36 0.52C 0.73 0.41 0.50 0.51 0.33 0.50 0.39 0.28 0.50D 0.66 0.38 0.49 0.47 0.31 0.49 0.36 0.26 0.38


TAREA 4: Subzonificación climática de la geografía andaluza.

Metodología:

En esta sección se incluyen las zonas climáticas de todos los municipios que conforman la comunidad autónoma de Andalucía.

Para la generación de ficheros climáticos se ha utilizado como fuente de información, el registro climático (temperatura, radiación y humedad), disponible por la Junta de Andalucía en diferentes sitios Web, sobre la cual se ha realizado un análisis estadístico, detectando anomalías, que han sido filtradas. Esta nueva base de datos con valores mensuales (para 128 localidades), permite la generación de un año climático modificado para cada localidad, generado a través de la relación de temperatura (incremento) y radiación (cociente), que existen con el año tipo de su capital de provincia. De esta forma, el año climático modificado de una localidad, no se corresponde con el promedio directo de los registros climáticos para una serie de años, sino que por el contrario, modifica dicho promedio con la misma desviación que presenta su capital de provincia.

Utilizando el software METEONORM y el año climático modificado de las localidades, se han generado valores horarios (ficheros climáticos), añadiendo dos variables: la humedad absoluta y la temperatura de cielo, ambas calculadas a partir de los valores horarios generados.

El procedimiento de obtención de las Zonas Climáticas de Andalucía, se ha dividido en dos partes; primero se han obtenido las zonas climáticas de las localidades con registro climático, que llamamos localidades de referencia, utilizando el procedimiento especificado en el documento base HE-1 del Código Técnico. En este proceso se han descartado cuatro localidades por presentar resultados incoherentes, utilizando únicamente para el siguiente paso 124 localidades.

Posteriormente, se han obtenido las zonas climáticas de las localidades sin registro climático (646), a través de un procedimiento de interpolación que relaciona la distancia geodésica (altura, latitud y longitud), con las localidades de referencia. La distancia geodésica es penalizada por la diferencia Norte-Sur (latitud), la diferencia de altura y la proximidad al mar, obteniendo una “distancia efectiva”. Para una cierta localidad sin registro climático, se seleccionan para esta interpolación aquellas localidades de referencia que estén dentro de un determinado radio de acción.

Con los valores de Grados-Día y radiación de las localidades de referencia se han obtenido los respectivos valores para las localidades sin registro climático, realizando una corrección final en los Grados-Día de invierno y verano por la diferencia de altura que existe entre la localidad y las localidades de referencia elegidas.

La obtención de las Zonas Climáticas de las localidades sin registro climático concluye con el procedimiento establecido en el Código Técnico.


Mapas y listados de zonas climáticas:

Las zonas climáticas de los 770 municipios andaluces de acuerdo con la zonificación establecida en la sección HE1 del documento básico HE de ahorro de energía del Código Técnico de la Edificación se presentan mediante mapas y listados agrupados por provincias que se reproducen en el presente apartado. Como se indicó en el resumen de tareas este apartado ha sido presentado en la Dirección General de Arquitectura y Política de Vivienda para obtener el grado de documento reconocido y tener así plena validez legal.

Las zonas climáticas obtenidas para su uso en el CTE-HE1 para todos los municipios de Andalucía, en su conjunto y por provincias, se representan en las siguientes figuras:


Almería

Abla C3 Cóbdar C3 Padules C3Abrucena C3 Cuevas del Almanzora B3 Partaloa C3Adra A3 Dalías B3 Paterna del Río D3Albánchez B3 Ejido, El B3 Pechina B4Alboloduy B4 Enix C3 Pulpí B3Albox B3 Felix C3 Purchena C3Alcolea C3 Fines B4 Rágol B3Alcóntar D3 Fiñana C3 Rioja B4Alcudia de Monteagud C3 Fondón C3 Roquetas de Mar B3Alhabia B4 Gádor B4 Santa Cruz de Marchena B4Alhama de Almería B3 Gallardos, Los B3 Santa Fe de Mondújar B4Alicún B4 Garrucha B4 Senés C3Almería A4 Gérgal C3 Serón C3Almócita C3 Huécija B3 Sierro C3Alsodux B4 Huércal de Almería A4 Somontín C3Antas B3 Huércal-Overa B4 Sorbas B3Arboleas B3 Illar B3 Suflí C3Armuña de Almanzora C3 Instinción B3 Tabernas B4Bacares D3 Laroya C3 Taberno C3Bayárcal D3 Láujar de Andarax C3 Tahal C3Bayarque C3 Líjar C3 Terque B4Bédar B3 Lubrín C3 Tíjola C3Beires C3 Lucainena de las Torres B3 Tres Villas, Las C3Benahadux B4 Lúcar C3 Turre B3Benitagla C3 Macael C4 Turrillas C3Benizalón C3 María D2 Uleila del Campo C3Bentarique B4 Mojácar B3 Urrácal C3Berja B3 Mojonera, La B3 Velefique C3Canjáyar C3 Nacimiento C3 Vélez-Blanco D2Cantoria B3 Níjar A4 Vélez-Rubio C3Carboneras A3 Ohanes C3 Vera B3Castro de Filabres C3 Olula de Castro C3 Viator A4Chercos C3 Olula del Río C4 Vícar B3Chirivel D2 Oria D2 Zurgena B3


Cádiz

Alcalá de los Gazules B3 Chipiona B3 Rota A3Alcalá del Valle C3 Conil de la Frontera A3 San Fernando A3Algar B4 Espera B4 San José del Valle B4Algeciras A3 Gastor, El C3 San Roque A3Algodonales C3 Grazalema C3 Sanlúcar de Barrameda B3Arcos de la Frontera B3 Jerez de la Frontera B4 Setenil de las Bodegas C3Barbate A3 Jimena de la Frontera B4 Tarifa A3Barrios, Los A3 Línea de la Concepción, La A3 Torre Alháquime C3Benalup-Casas Viejas B3 Medina-Sidonia B4 Trebujena B3Benaocaz C3 Olvera C3 Ubrique B4Bornos B4 Paterna de Rivera B4 Vejer de la Frontera B3Bosque, El B4 Prado del Rey C3 Villaluenga del Rosario C3Cádiz A3 Puerto de Santa María, El A3 Villamartín C4Castellar de la Frontera B3 Puerto Real A3 Zahara C3Chiclana de la Frontera A3 Puerto Serrano B4


Córdoba

Adamuz C4 Espiel C4 Pedroche C4Aguilar de la Frontera B4 Fernán-Núñez C4 Peñarroya-Pueblonuevo C4Alcaracejos C4 Fuente la Lancha C4 Posadas B4Almedinilla C4 Fuente Obejuna C4 Pozoblanco C4Almodóvar del Río B4 Fuente Palmera C4 Priego de Córdoba C4Añora C4 Fuente-Tójar C4 Puente Genil C4Baena C4 Granjuela, La C4 Rambla, La C4Belalcázar C4 Guadalcázar C4 Rute C4

Belmez C4 Guijo, El C4San Sebastián de los Ballesteros C4

Benamejí C3 Hinojosa del Duque C4 Santa Eufemia C4Blázquez, Los C4 Hornachuelos B4 Santaella B4Bujalance C4 Iznájar C4 Torrecampo C4Cabra B4 Lucena B4 Valenzuela C4Cañete de las Torres C4 Luque C4 Valsequillo C4

Carcabuey C4Montalbán de Córdoba B4 Victoria, La B4

Cardeña C4 Montemayor C4 Villa del Río C4Carlota, La B4 Montilla B4 Villafranca de Córdoba B4Carpio, El B4 Montoro C4 Villaharta C4Castro del Río B4 Monturque B4 Villanueva de Córdoba C4Conquista C4 Moriles B4 Villanueva del Duque C4Córdoba B4 Nueva Carteya B4 Villanueva del Rey C4Doña Mencía B4 Obejo C4 Villaralto C4Dos Torres C4 Palenciana C4 Villaviciosa de Córdoba C4Encinas Reales C4 Palma del Río B4 Viso, El C4Espejo C4 Pedro Abad B4 Zuheros C4


Granada

Agrón D3 Dehesas de Guadix C3 Montillana D3Alamedilla C3 Deifontes C3 Moraleda de Zafayona C3Albolote C3 Diezma D3 Morelábor D3Albondón C3 Dílar C3 Motril B3Albuñán D2 Dólar D2 Murtas C3Albuñol B3 Dúdar C3 Nevada C3Albuñuelas C3 Dúrcal C3 Nigüelas C3Aldeire D2 Escúzar C3 Nívar D3Alfacar D3 Ferreira D2 Ogíjares C3Algarinejo C4 Fonelas C3 Orce D3Alhama de Granada C3 Freila D3 Órgiva B3Alhendín C3 Fuente Vaqueros D3 Otívar B3Alicún de Ortega C3 Gabias, Las C3 Otura C3Almegíjar C3 Galera C3 Padul C3Almuñécar B3 Gobernador D3 Pampaneira C3Alpujarra de la Sierra D3 Gójar C3 Pedro Martínez D3Alquife D2 Gor D3 Peligros C3Arenas del Rey D3 Gorafe D3 Peza, La D3Armilla C3 Granada C3 Pinar, El B3Atarfe C3 Guadahortuna D3 Pinos Genil C3Baza D3 Guadix D3 Pinos Puente C4Beas de Granada D3 Guajares, Los B3 Píñar D3Beas de Guadix D3 Gualchos B3 Polícar D3Benalúa C3 Güejar Sierra D3 Polopos C3Benalúa de las Villas D3 Güevéjar D3 Pórtugos D3Benamaurel C3 Huélago D3 Puebla de Don Fadrique C3Bérchules D3 Huéneja D3 Pulianas C3Bubión D3 Huéscar D3 Purullena D3Busquístar D3 Huétor de Santillán D3 Quéntar C3Cacín C3 Huétor Tájar C4 Rubite C3Cádiar C3 Huétor Vega C3 Salar C4Cájar C3 Illora C3 Salobreña B3Calahorra, La D2 Itrabo B3 Santa Cruz del Comercio C3Calicasas C3 Iznalloz D3 Santa Fe D3


Campotéjar D3 Jayena D3 Soportújar C3Caniles D3 Jerez del Marquesado D2 Sorvilán C3Cáñar C3 Jete B3 Taha, La D3Capileira D3 Jun C3 Torre-Cardela D3Carataunas C3 Juviles D3 Torvizcón C3Cástaras C3 Láchar C3 Trevélez D3Castilléjar C3 Lanjarón C3 Turón C3Castril D3 Lanteira D2 Ugíjar C3Cenes de la Vega C3 Lecrín C3 Valle del Zalabí D3Chauchina C3 Lentegí C3 Valle, El C3Chimeneas C3 Lobras C3 Válor C3Churriana de la Vega C3 Loja C4 Vegas del Genil C3Cijuela C3 Lugros D2 Vélez de Benaudalla B3Cogollos de Guadix D2 Lújar C3 Ventas de Huelma C3Cogollos de la Vega D3 Malahá, La C3 Villamena C3Colomera D3 Maracena C3 Villanueva de las Torres C3Cortes de Baza C3 Marchal D3 Villanueva Mesía C3Cortes y Graena D3 Moclín D3 Víznar D3Cuevas del Campo D3 Molvízar B3 Zafarraya C3Cúllar D3 Monachil C3 Zagra C3Cúllar Vega C3 Montefrío C3 Zubia, La C3Darro D3 Montejícar D3 Zújar D3


Huelva

Alájar C3 Cumbres de Enmedio C3 Palos de la Frontera B3

Aljaraque B3Cumbres de San Bartolomé C3 Paterna del Campo B3

Almendro, El B3 Cumbres Mayores C3 Paymogo B4Almonaster la Real C3 Encinasola C4 Puebla de Guzmán B3Almonte B3 Escacena del Campo B3 Puerto Moral C3Alosno B4 Fuenteheridos C3 Punta Umbría B3Aracena C3 Galaroza C3 Rociana del Condado B4Aroche C3 Gibraleón B4 Rosal de la Frontera B4Arroyomolinos de León C4 Granada de Río-Tinto, La C3 San Bartolomé de la Torre B4Ayamonte B3 Granado, El B4 San Juan del Puerto B3Beas B4 Higuera de la Sierra C3 San Silvestre de Guzmán B4Berrocal C3 Hinojales C3 Sanlúcar de Guadiana B4Bollullos Par del Condado B4 Hinojos B4 Santa Ana la Real C3Bonares B4 Huelva B4 Santa Bárbara de Casa B4Cabezas Rubias B4 Isla Cristina B3 Santa Olalla del Cala C4Cala C4 Jabugo C4 Trigueros B4Calañas B4 Lepe B3 Valdelarco C3Campillo, El C4 Linares de la Sierra C3 Valverde del Camino C3Campofrío C3 Lucena del Puerto B4 Villablanca B3Cañaveral de León C3 Manzanilla B3 Villalba del Alcor B3Cartaya B3 Marines, Los C3 Villanueva de las Cruces B4

Castaño del Robledo C3 Minas de Riotinto C4Villanueva de los Castillejos B3

Cerro de Andévalo, El B3 Moguer B3 Villarrasa B4Chucena B3 Nava, La C3 Zalamea la Real C4Corteconcepción C3 Nerva C3 Zufre C3Cortegana C4 Niebla B4 Cortelazor C3 Palma del Condado, La B4


Jaén

Albanchez de Mágina C4 Fuensanta de Martos C3 Porcuna C4Alcalá la Real D3 Fuerte del Rey C4 Pozo Alcón D3Alcaudete C4 Génave D3 Puente de Génave C4Aldeaquemada C4 Guardia de Jaén, La C4 Puerta de Segura, La C4Andújar C4 Guarromán C4 Quesada C4Arjona C4 Higuera de Calatrava C4 Rus C4Arjonilla C4 Hinojares C4 Sabiote C4Arquillos C4 Hornos D3 Santa Elena C4Arroyo del Ojanco C4 Huelma D3 Santiago de Calatrava C4Baeza C4 Huesa C4 Santiago-Pontones D3Bailén C4 Ibros C4 Santisteban del Puerto C4Baños de la Encina C4 Iruela, La D3 Santo Tomé C4Beas de Segura C4 Iznatoraf D3 Segura de la Sierra D3Bedmar y Garcíez C4 Jabalquinto C4 Siles D3

Begíjar C4 Jaén C4Sorihuela del Guadalimar C4

Bélmez de la Moraleda C3 Jamilena C3 Torre del Campo C4Benatae D3 Jimena C4 Torreblascopedro C4Cabra del Santo Cristo C3 Jódar C4 Torredonjimeno C3Cambil C3 Lahiguera C4 Torreperogil C4Campillo de Arenas D3 Larva C4 Torres D3Canena C4 Linares C4 Torres de Albánchez D3Carboneros C4 Lopera C4 Úbeda C4Cárcheles C3 Lupión C4 Valdepeñas de Jaén D3Carolina, La C4 Mancha Real C3 Vilches C4Castellar D3 Marmolejo C4 Villacarrillo C4Castillo de Locubín C4 Martos D3 Villanueva de la Reina C4

Cazalilla C4 Mengíbar C4Villanueva del Arzobispo C4

Cazorla C4 Montizón C4 Villardompardo C4Chiclana de Segura D3 Navas de San Juan C4 Villares, Los C4Chilluévar C4 Noalejo D3 Villarrodrigo D3Escañuela C4 Orcera C3 Villatorres C4Espelúy C4 Peal de Becerro C4 Frailes D3 Pegalajar D3


Málaga

Alameda C3 Cañete la Real C3 Marbella A3Alcaucín B3 Carratraca B4 Mijas B3Alfarnate C3 Cartajima C3 Moclinejo C3Alfarnatejo C3 Cártama B4 Mollina C3Algarrobo A3 Casabermeja C3 Monda B3Algatocín C3 Casarabonela B4 Montejaque C3Alhaurín de la Torre B3 Casares B3 Nerja A3Alhaurín el Grande B4 Coín B4 Ojén B3Almáchar B3 Colmenar C3 Parauta C3Almargen C3 Comares C3 Periana B3Almogía B3 Cómpeta C3 Pizarra B4Álora B4 Cortes de la Frontera C3 Pujerra C3Alozaina C3 Cuevas Bajas C4 Rincón de la Victoria B3Alpandeire C3 Cuevas de San Marcos C4 Riogordo C3Antequera C3 Cuevas del Becerro C3 Ronda C3Árchez C3 Cútar B3 Salares C3Archidona C4 Estepona A3 Sayalonga B3Ardales B3 Faraján C3 Sedella C3Arenas B3 Frigiliana B3 Sierra de Yeguas C3Arriate C3 Fuengirola A3 Teba C3Atajate C3 Fuente de Piedra C4 Tolox B3Benadalid C3 Gaucín C3 Torremolinos B3Benahavís B3 Genalguacil C3 Torrox B3Benalauría C3 Guaro B3 Totalán B3Benalmádena B3 Humilladero C3 Valle de Abdalajís B3Benamargosa B3 Igualeja C3 Vélez-Málaga B3Benamocarra B3 Istán B3 Villanueva de Algaidas C3Benaoján C3 Iznate B3 Villanueva de Tapia C3Benarrabá C3 Jimera de Líbar C3 Villanueva del Rosario D3Borge, El B3 Jubrique C3 Villanueva del Trabuco C3Burgo, El C3 Júzcar C3 Viñuela B3Campillos C3 Macharaviaya B3 Yunquera B3Canillas de Aceituno C3 Málaga A3 Canillas de Albaida C3 Manilva A3


Sevilla

Aguadulce B4 Coripe B3 OsunaAlanís C3 Coronil, El B4 Palacios y Villafranca, LosAlbaida del Aljarafe B3 Corrales, Los C3 Palomares del RíoAlcalá de Guadaíra B4 Cuervo de Sevilla, El B3 ParadasAlcalá del Río B4 Dos Hermanas B3 PedreraAlcolea del Río B4 Écija C4 Pedroso, ElAlgaba, La B3 Espartinas B3 PeñaflorAlgámitas C4 Estepa C4 PilasAlmadén de la Plata C3 Fuentes de Andalucía B4 PrunaAlmensilla B4 Garrobo, El C4 Puebla de Cazalla, LaArahal B4 Gelves B4 Puebla de los Infantes, LaAznalcázar B3 Gerena B4 Puebla del Río, LaAznalcóllar B4 Gilena C3 Real de la Jara, ElBadolatosa B4 Gines B4 Rinconada, LaBenacazón B3 Guadalcanal C3 Roda de Andalucía, LaBollullos de la Mitación B4 Guillena B4 Ronquillo, ElBormujos B4 Herrera B4 Rubio, ElBrenes B4 Huévar del Aljarafe B3 SalterasBurguillos B4 Isla Mayor B4 San Juan de AznalfaracheCabezas de San Juan, Las B3 Lantejuela, La B4 San Nicolás del PuertoCamas B4 Lebrija C3 Sanlúcar la MayorCampana, La B4 Lora de Estepa C3 SantiponceCantillana B4 Lora del Río B4 Saucejo, ElCañada Rosal B4 Luisiana, La B4 SevillaCarmona C4 Madroño, El C3 TocinaCarrión de los Céspedes C3 Mairena del Alcor B4 TomaresCasariche C4 Mairena del Aljarafe C4 UmbreteCastilblanco de los Arroyos C4 Marchena C4 UtreraCastilleja de Guzmán B4 Marinaleda B4 Valencina de la ConcepciónCastilleja de la Cuesta B4 Martín de la Jara C3 Villamanrique de la CondesaCastilleja del Campo C3 Molares, Los B3 Villanueva de San JuanCastillo de las Guardas, El C3 Montellano B4 Villanueva del AriscalCazalla de la Sierra C3 Morón de la Frontera C3 Villanueva del Río y MinasConstantina C3 Navas de la Concepción, Las C3 Villaverde del RíoCoria del Río B3 Olivares B3 Viso del Alcor, El


TAREA 4: Método simplificado de certificación energética de viviendas de protección oficial en Andalucía.

Este documento se presenta anexo por su extensión. Al igual que la zonificación climática andaluza está en trámite de ser presentado como documento reconocido para tener plena validez legal.

El procedimiento consta de las siguientes fases:

1. Cálculo de los indicadores de eficiencia energética de demanda de calefacción, refrigeración y ACS.

2. Cálculo de los indicadores de eficiencia energética de los sistemas

3. Calculo de los indicadores por uso –calefacción, refrigeración y ACS- multiplicando los obtenidos en los pasos anteriores.

4. Cálculo del indicador global de eficiencia energética sumando los indicadores de cada uso y obtención de la calificación energética.

A continuación se muestra la tabla final que se completará al finalizar la fase 4, dicha tabla es para viviendas unifamiliares situadas en zona A3, no obstante el formato es válido para todas las tipologías constructivas y zonas climáticas.


ZONA CLIMÁTICA DE INVIERNO

A

ZONA CLIMÁTICA DE VERANO

3 FG-A3-U TABLA PARA EL CÁLCULO DEL INDICADOR DE

EFICIENCIA ENERGÉTICA GLOBAL

TIPOLOGÍA UNIFAMILIAR

PROYECTO UBICACIÓN Una vez hallados los valores de los indicadores de eficiencia energética correspondientes, podemos calcular el indicador de Eficiencia Energética Global siguiendo el siguiente esquema:

IEE Demanda Calefacción

IEE Calefacción

IEE Sistemas Calefacción

IEE Demanda Refrigeración

IEE Refrigeración IEE GLOBAL

IEE Sistemas Refrigeración

IEE Demanda ACS

IEE ACS

IEE Sistemas ACS

Para el cálculo del Indicador de Eficiencia Energética Global se utiliza la tabla siguiente:

IEE demanda (1)

IEE sistemas

(2)

IEE (3) = (1) x (2)

Coeficientes de reparto

(4)

IEE corregido (5) = (3) x (4)

Calificación Parcial

Calefacción IEEIEEfIEEIEE ventptopacodemcal ∆++⋅== sist

caldemcalcal IEEIEEIEE ⋅= = 0,46

Refrigeración SSOOESEdemref IEEIEEIEE ∆+∆+= ///55.0= sist

refdemrefref IEEIEEIEE ⋅= = 0,32

ACS (1-aporte solar) / 0,5 = Superficie

icieIEExSuperfIEE sistemaACS Σ

Σ= )(= 0,22

IEE Global Σ

CALIFICACIÓN ENERGÉTICA

CLASIFICACIÓN ENERGÉTICA

A IEE < 0,29 B 0,29 < IEE < 0,55 C 0,55 < IEE < 0,93 D 0,93 < IEE < 1,49 E 1,49 < IEE


TAREA 5: Distribución de los indicadores frente a los límites.

Descripción de casos:

Para la validación de la certificación prescriptiva se han comparado los resultados obtenidos para una serie de casos resueltos con el programa LIDER, y con el procedimiento de certificación prescriptiva.

La generación de casos a comparar se ha realizado en base a:

• 54 edificios diferentes, de los cuales 12 son viviendas unifamiliares, y 42 son bloques de viviendas.

• 10 localidades diferentes, 2 por cada zona climática de invierno.

A4: Almería B4: Sevilla C3: Granada D3: Madrid E1: Burgos

A3: Cádiz B3: Valencia C4: Jaén D2: Zamora E1: Soria

• 3 calidades constructivas de cerramientos opacos:

CTE Transmitancias térmicas de muros, cubiertas y suelos según CTE-HE1

Zona: A B C D E

Umuros: 0.94 0.82 0.73 0.66 0.57

Ucubiertas: 0.50 0.45 0.41 0.38 0.35

Usuelos: 0.53 0.52 0.50 0.49 0.48

CTE + Transmitancias térmicas de muros, cubiertas y suelos mejoradas con respecto al CTE-HE1:

Zona: A B C D E

Umuros: 0.70 0.66 0.51 0.47 0.40

Ucubiertas: 0.47 0.40 0.33 0.31 0.29

Usuelos: 0.53 0.52 0.50 0.49 0.42


CTE ++

Transmitancias térmicas de muros, cubiertas y suelos mejoradas con respecto al CTE-HE1:

Zona: A B C D E

Umuros: 0.64 0.55 0.39 0.36 0.31

Ucubiertas: 0.43 0.36 0.28 0.26 0.25

Usuelos: 0.53 0.52 0.50 0.38 0.37

• 3 calidades constructivas de ventanas:

Opaco Edificio sin ventanas.

CTE Transmitancias térmicas de ventanas con respecto al CTE-HE1, pero sin variación en función del porcentaje acristalado ni de la orientación:

Zona: A B C D E

Uventanas: 4.5 3.5 3.5 3.0 3.0

CTE + Transmitancias térmicas de ventanas mejoradas con respecto al CTE-HE1, pero sin variación en función del porcentaje acristalado ni de la orientación:

Zona: A B C D E

Uventanas: 4.0 3.0 3.0 2.5 2.5

• 2 niveles de ventilación: Ventilación según CTE, y la mitad de la dada por el CTE.


Las 3 últimas modificaciones se agrupan en 16 pasadas:

Pasada 0: Edificio original

Pasada 1: Construcción CTE Opaco Ventilación CTE

Pasada 2: Construcción CTE + Opaco Ventilación CTE

Pasada 3: Construcción CTE ++ Opaco Ventilación CTE

Pasada 4: Construcción CTE Ventana CTE Ventilación CTE

Pasada 5: Construcción CTE Ventana CTE Ventilación CTE / 2

Pasada 6: Construcción CTE Ventana CTE + Ventilación CTE

Pasada 7: Construcción CTE Ventana CTE + Ventilación CTE / 2

Pasada 8: Construcción CTE + Ventana CTE Ventilación CTE

Pasada 9: Construcción CTE + Ventana CTE Ventilación CTE / 2

Pasada 10: Construcción CTE + Ventana CTE + Ventilación CTE

Pasada 11: Construcción CTE + Ventana CTE + Ventilación CTE / 2

Pasada 12: Construcción CTE ++ Ventana CTE Ventilación CTE

Pasada 13: Construcción CTE ++ Ventana CTE Ventilación CTE / 2

Pasada 14: Construcción CTE ++ Ventana CTE + Ventilación CTE

Pasada 15: Construcción CTE ++ Ventana CTE + Ventilación CTE / 2


Con ello el número de casos generados para la comparación son:

{54 edificios} x {10 localidades} x {16 pasadas} = {8640 casos}

Estimacion de la demanda de calefacción y refrigeración:

Las siguientes gráficas muestran las diferencias entre la demanda estimada por el procedimiento descrito en la tarea 1 y la demanda real calculada mediante el programa CALENER de calificiación energética de viviendas. Puede verse que en calefacción los resultados son muy fieles a la realidad, mientras que en refrigeración la propia naturaleza de la misma hace que los resultados sean muy dispersos y la correlación sea peor.

En las siguientes gráficas se representa una misma vivienda situada en Almería y Sevilla, en dicha vivienda se ha modificado el nivel de ventilación , calidad constructiva de cerramientos y puentes térmicos. Vuelve a demostrarse que el método desarrollado en conservador siendo la demanda de calefacción estimada siempre superior a la demanda calculada.


Errores en la estimación de clase de demanda de calefacción:

Las siguientes gráficas muestran el error cometido en la estimación de clase de demanda de calefacción y refrigeración usando el método simplificado desarrollado. La interpretación de los gráficos es la siguiente:

En calefacción el 45% de los casos reciben la misma calificación por el método simplificado que por el método detallado –CALENER-, el 47% de los casos reciben una calificación de un nivel inferior que el que realmente le correspondería y en el 8% restante de los casos la calificación es de dos niveles menos que la real. Esto garantiza que el método desarrollado es conservador y en ningún caso el uso de la opción simplificada va a resultar fraudulento al obtenerse por el mismo una calificación mejor que la que se obtendría usando el programa oficial CALENER.

En refrigeración el porcentaje de casos en los que la clase obtenida por el método simplificado es igual a la que se obtendría por el método detallado es del 36%, los casos que pierden un nivel son el 41% y los casos que pierden dos niveles son el 12%. Ahora existe un 11% de casos en los que la opción simplificada da una calificación mejor que la que le correspondería, esto por si mismo no garantiza que el método sea conservador pero como se dijo anteriormente el hecho de que esta demanda deba ser multiplicada por el indicador de eficiencia energética del sistema –también penalizado- compensaría le mejora atribuida a este porcentaje de casos.


Comparación entre la clase real y la clase estimada:

Las siguientes gráficas muestran las clases de calefacción y refrigeración que se obtendría usando el método detallado –en azul- y las obtenidas mediante el procedimiento simplificado desarrollado en el presente trabajo –en rojo-. En ambos casos puede verse que lso casos reales abarcan desde la A a la E, siendo las clases más frecuentes el conjunto C y D. Esto es congruente con el espíritu de la creación de la escala energética de edificios. Por otra parte haciendo uso del método simplificado la mayoría de los edificios se agrupan en las clases D y E, ya que al ser este un método conservador en un porcentande elevado de casos se pierde una letra respecto de la que le correspondería realmente. Analizando las gráficas puede verse que el método simplificado, pese a las hipótesis realizadas, no pierde sensibilidad ya que es posible haciendo uso del mismo obtener letras B, C, D y E en demanda de calefacción y C, D y E en demanda de refrigeración.

PROYECTO: Certificación energética prescriptiva para viviendas de … · 2013-02-18 · edificios...

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