septiembre 20 2018 0comment
Fotografía de Cédric Puisney

Consumo energético casi nulo_4.

Consumo energético casi nulo. Aplicación en viviendas unifamiliares mediante hibridación de bomba de calor aerotérmica y generación fotovoltaica.  4ª Parte.

Exigencias energéticas de la normativa actual para Consumo Casi Nulo.

En este y siguientes artículos vamos a concretar el caso particular de una vivienda unifamiliar de 110 m2 de superficie útil, que se pretenda construir ubicada en cualquier zona urbana de nuestra franja litoral mediterránea.

El Código Técnico de la Edificación  CTE en sus documentos básicos DB HE0 y DB HE1 nos fijan las necesidades energéticas que debe de cumplir, y veremos qué tan lejos estamos de nuestro objetivo de edificio de consumo casi nulo.

DB HE1 nos limita la demanda energética del edificio según la zona, esta limitación implica que hay que diseñar edificios correctamente aislados térmicamente, y es realmente muy exigente sobre todo en la revisión en vigor a partir de 2013.

DB HE0 limita el consumo energético del edificio y establece el rendimiento energético mínimo de las  instalaciones de calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria.

Código Técnico de la Edificación

DB HE1. Cálculo de la Limitación  de  Demanda térmica.

La demanda energética de un edificio es la energía térmica de aportación no natural que necesita un edificio para mantener en su interior las condiciones de confortabilidad que indica el CTE.

La demanda energética de un edificio residencial de nueva construcción  según DB HE1 establece lo siguiente: La demanda energética de calefacción de energía del edificio no debe superar el valor límite Dcal,lim obtenido mediante la siguiente expresión:

Dcal,lim = Dcal,base + Fcal,sup / S

donde:

  • Dcal,lim es el valor límite de la demanda energética de calefacción, expresada en kW·h/m2·año, considerada la superficie útil de los espacios habitables;
  • Dcal,base es el valor base de la demanda energética de calefacción, para cada zona climática de invierno correspondiente al edificio, que toma los valores de la tabla 2.1 de DB HE1.
  • Fcal,sup / S = 0 en la franja mediterránea.

Vamos a tomar como referencia para el caso práctico que vamos a desarrollar  las zonas climáticas A y B que incluyen a todas las poblaciones cercanas al mar de la franja mediterránea. En este caso  la demanda energética de calefacción del edificio no debe superar el valor límite Dref,lim = 15 kW·h/m2·año.

De la misma manera la demanda energética de refrigeración del edificio no debe superar el valor límite Dref, lim = 15 kW·h/m2 ·año para las zonas climáticas de verano 1, 2 y 3 (zona  mediterránea).

Con esto se tiene que la demanda térmica total de energía de climatización de cualquier edificio realizado según los parámetros obligatorios del CTE en la zona climática mediterránea no puede ser mayor de la suma de la demanda de calefacción y la de refrigeración, o sea 15+15 = 30 kwh/m2.

DB HE0- Cálculo de la Limitación  de  Consumo energético.

El consumo energético de un edificio es la cantidad de energía que consumirían los generadores de frío y calor del edificio para mantener en su interior las condiciones de confortabilidad que indica el CTE y producir el ACS (agua caliente sanitaria) de consumo con las dotaciones fijadas en el CTE.

DB HE0 establece lo siguiente: El consumo energético de energía primaria no renovable del edificio, no debe superar el valor límite Cep,lim obtenido mediante la siguiente expresión:

Cep,lim = Cep,base + Fep,sup / S     

donde:

  • Cep,lim es el valor límite del consumo energético de energía primaria no renovable para los servicios de calefacción, refrigeración y ACS, expresada en kW·h/m2 ·año.
  • Cep,base es el valor base del consumo energético de energía primaria no renovable, dependiente de la zona climática de invierno correspondiente a la ubicación del edificio, que toma los valores de la tabla 2.1;
  • Fep,sup es el factor corrector por superficie del consumo energético de energía primaria no renovable, que toma los valores de la tabla 2.1;
  • S es la superficie útil de los espacios habitables del edificio, en m2 .

Para la zona climática mediterránea Cep base = 45 y Fep,sup=1000 lo cual quiere decir que el consumo límite  para una vivienda de 110 m2 que cumpla el CTE será de:

Ceplim = 45+1000/110 = 54 Kwh/m2 año.

¿Cumplimos con las premisas normativas? Análisis de resultados.

Ya tenemos el punto de partida: nuestra vivienda ubicada en la zona mediterránea, tendrá como máximo  una demanda energética de energía secundaria, la que consumimos y pagamos en la factura, de 30kwh/m2 para los servicios de calefacción, y refrigeración.

Por otra parte, un consumo energético de energía primaria no renovable correspondiente a los servicios de calefacción, refrigeración y ACS menor a 54  kwh/m2 año, recordar lo visto en nuestro anterior artículo para diferenciar entre la energía primaria y secundaria.

Recordemos también lo que vimos en nuestro post nº 2: las premisas para, en la zona mediterránea, ser considerado un edificio de consumo casi nulo eran:

  • Consumo energía Vivienda unifamiliar nueva: 0-15 kWh/(m2/año) de energía primaria neta.
  • Normalmente, un uso de energía primaria de 50-65 kWh/(m2/año) cubierto por 50 kWh/(m2/año) procedentes de fuentes renovables in situ

Parece que la segunda premisa la cumplimos,  ¿no? Veamos:  54 kwh/m2 está en el rango 50-65 kwh/m2 de la Directiva Europea. Pero hay un porcentaje de energía consumida en la vivienda que  actualmente no está contemplado en el Código Técnico,  el parámetro límite de 54 kwh/m2 año que  fija DB H1 solo incluye consumo de calefacción, refrigeración y ACS. Entendemos que la cifra de 50-65 Kwh/m2 fijada por la Directiva Europea se refiere al consumo total de la vivienda. Necesitamos por tanto, para comparar unos parámetros con otros, evaluar el resto de consumos energéticos, o sea, iluminación y electrodomésticos, y sumarlo al que nos limita DB H1.

Como hasta la fecha  el CTE no establece límites para el consumo energético de electrodomésticos, ni de iluminación en las viviendas,  no tenemos una cifra “oficial” fijada por la normativa actual que nos permita ver como de lejos estamos de nuestro objetivo.

A falta de cifras fijadas por la normativa vamos a partir de datos estadísticos para estimar  los consumos energéticos que nos faltan para evaluar  el consumo energético global de una vivienda. Y lo vamos a desarrollar para nuestro ejemplo de una vivienda  unifamiliar de 110 m2, ubicada en la zona mediterránea y construida con las exigencias actuales del CTE.

Proporción del consumo energético en las viviendas

Para estimar el consumo energético de las viviendas en los factores que no están regulados por la normativa del CTE, partiremos del estudio del IDAE para Eurostat realizado en julio de 2011 “Análisis del consumo energético del sector residencial en España”,  el cual mediante un elaborado plan de encuestas en todo el territorio nacional realizó un detallado estudio de los consumos energéticos de los diferentes tipos de viviendas diferenciadas por zonas climáticas.

Para aplicar estos datos en el caso de nuestro estudio realizamos algunos ajustes en los porcentajes, teniendo en cuenta los siguientes factores:

  • La iluminación bajará prácticamente a la mitad, debido al uso generalizado en últimos años  de LED.
  • Los electrodomésticos bajarán por el uso de electrodomésticos de alta eficiencia.
  • El porcentaje de refrigeración se aumenta frente al de calefacción teniendo en cuenta la mayor implantación en los últimos años de los equipos de refrigeración.

Según estas consideraciones se estiman los porcentajes de consumos por usos que se reflejan en la siguiente tabla.

Según esta estimación el porcentaje de la energía consumida en una vivienda de este tipo en la zona Mediterránea será de un 75% para los servicios de refrigeración, calefacción y ACS, y un 25% para el resto de los consumos.

El consumo medio por hogar lo  valoramos según la siguiente tabla de la publicación del IDAE citada.

 

En el área mediterránea el consumo medio de las viviendas anual es del orden de 8.363 kwh/vivienda, para una superficie media de 100 m2/vivienda, media estimada entre pisos y viviendas unifamiliares,  supone 83.63 kwh/m2. El porcentaje correspondiente a los consumos no atribuibles a ACS, calefacción y refrigeración seria del 25%, o sea 21.7 kwh/m2, y el de ACS según la estimación del 20%  de 16.73 kwh/m2

Conclusiones.

Resumiendo todo lo desarrollado en este artículo, se indica en la siguiente tabla cuáles son todos los parámetros de referencia de partida marcados por la normativa actual así como los estimados según el estudio citado del IDAE que nos van a marcar la pauta  para llegar al objetivo de edificio de consumo casi nulo.

En el próximo Post vamos a demostrar que en la vivienda que hemos tomado como ejemplo, edificada con las exigencias de ahorro energético fijados por el Código Técnico, si la equipamos con un sistema centralizado de calefacción, refrigeración y producción de ACS mediante bomba de calor Aerotermica, combinado con un sistema de generación eléctrica mediante placas fotovoltaicas y acumulación con baterías de litio (hibridación Aerotermia y Fotovoltaica), estaremos dentro de los parámetros marcados por la Directiva Europea para considerarla un edificio de consumo casi nulo.

Si has llegado hasta aquí, verás que ¡esto se pone interesante!  Gracias y hasta pronto.

cecilio-torres

Ingeniero Industrial por la ETSII de Sevilla. Desde 1980 trabajando en Proyectos de Edificación, Urbanismo, Instalaciones y Energías Renovables.

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