Rehabilitación optimizada de edificio terciario: edificio principal del instituto de la grasa (Sevilla)

26 Equation Chapter 1 Section 1 Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Autor: Julián Hidalgo Vega Tutor: José Luis Molina Félix Departamento de Ingeniería Energética Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2020 iii Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Autor: Julián Hidalgo Vega Tutor: José Luis Molina Félix Catedrático Departamento de Ingeniería Energética Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2020 v Trabajo de Fin de Grado: REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Autor: Julián Hidalgo Vega Tutor: José Luis Molina Félix El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2020 El Secretario del Tribunal A mi familia y pareja A mis maestros vii Agradecimientos A mi familia y pareja por el apoyo recibido durante esta difícil pero apasionante etapa, así como al conjunto de profesores de esta Escuela por el esfuerzo para formar a sus alumnos. En especial a José Luis Molina Félix, tutor de este proyecto, por sus consejos y atención a pesar de las dificultades. Julián Hidalgo Vega Sevilla, 2021 ix Resumen En este proyecto se ha realizado la rehabilitación de un edificio terciario conforme a dos premisas principales: el cumplimiento del Código Técnico y la minimización del Coste del Ciclo de Vida de dicho edificio. Para su realización se ha utilizado la sede principal del Instituto de la Grasa de Sevilla situado en el Campus de la Universidad Pablo de Olavide. Para realizar dicha rehabilitación, se ha usado el software conocido como Herramienta Unificada LIDER/CALENER ofrecido por el Ministerio de Ciencia e Innovación. Dicho software, facilita la verificación del DB-HE 2019. En este proyecto se tocan todas las ramas de la rehabilitación energética para dar una solución completa para dicho edificio, apoyándose en el conocimiento recibido durante la etapa de formación en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Sevilla, junto con la investigación realizada para conocer más sobre esta rama de la Ingeniería. Notación m^2  metro cuadrado, unidad de supeficie. Representa el área dentro de un cuadrado de lados de 1 metro. Cp  capacidad calorífica de un cuerpo, cociente entre la energía transferida a dicho cuerpo y el cambio de temperatura que experiementa .dfx  formato de archivos para dibujo de diseño asistido por computadora. kWp  potencia máxima que genera un panel solar o un conjunto de paneles en la hora de máxima insolación y a 25 grados centígrados de temperatura ambiente kgCO2/m^2-año  unidad usada para medir las emisiones que realiza un edificio a la atmósfera 1 1 INTRODUCCIÓN a rehabilitación energética se puede definir como el conjunto de medidas que podemos ejecutar en un edificio para mejorar su eficiencia energética, a partir de la optimización de la envolvente, del sistema de climatización o del sistema de agua caliente sanitaria entre otros. Esta optimización se verá reflejada en tres aspectos fundamentales: o Reducción de facturas (eléctrica, gas, agua…) o Reducción de las emisiones de CO2 o Aumentar el valor del edificio y la calidad de vida de los ocupantes El mercado de la eficiencia energética de edificios surge por el incremento de los costes energéticos, ya que estos forman cada vez una parte más importante del coste de explotación del edificio, además de la intención de mejorar la calificación energética, factor de vital importancia para la revalorización y posición en el mercado. El ahorro energético, trae consigo la consecuente reducción de emisiones, un factor clave en la lucha contra el cambio climático, produciendo una mejora en la calidad del aire que respiramos en las ciudades. Por último, pero no menos importante, muchas empresas utilizan sus edificios para mostrar su implicación con el medio ambiente con el objetivo de aumentar ventas. Por esta razón, en los Fondos Europeos, la rehabilitación de edificios es una prioridad dentro de las perspectivas financieras de la Unión Europea y del Banco Europeo de Inversiones. El reto propuesto es crear demanda de inversión a través de proyectos integrales y de colaboración entre entidades públicas y privadas con el sistema financiero para desarrollar proyectos de eficiencia energética. La rehabilitación energética de edificios terciarios cobra una especial relevancia en los tiempos actuales debido a la velocidad frenética con la que se producen innovaciones en el sector energético especialmente, si lo comparamos con el ciclo de vida de un edificio terciario. Este sector constituye aproximadamente un 35% del consumo energético de toda la edificación, con un potencial de ahorro energético entre un 35-50%. La rehabilitación de este tipo de edificios es diferente a las viviendas y se basa en tres pilares fundamentales: necesidad de retornos rápidos de la inversión, mayor tasa de rehabilitación y mayor importancia de las medidas pasivas Hay cuatro etapas principales en un proyecto de optimización de un edificio terciario: 1º Auditoría Energética del Edificio: se trata de conocer la situación inicial del edificio. Para ello se valora el edificio con una letra entre la G (menos eficiente) y la A (máxima eficiencia) usando el software proporcionado por el Ministerio de Ciencia e Innovación llamado LIDER-CALENER. Esta valoración permitirá estimar las medidas que debemos de llevar a cabo. 2º Optimización de la envolvente: se basa en tres bloques: la mejora del aislamiento, de la estanqueidad (evitar corrientes descontroladas de aire) y la ventilación controlada. 3º Búsqueda de sistemas más eficientes: mejorar los sistemas de climatización, iluminación y consumo de agua caliente sanitaria (ACS). 4º Valorización de la inversión: diferencia entre la inversión y el ahorro que provocará la realización del proyecto. Además de la búsqueda de subvenciones y ayudas públicas. Este caso en particular, se centrará en el edificio principal del Instituto de la Grasa, situado en el recinto de la Universidad Pablo de Olavide en la ciudad de Sevilla. El edificio fue construido en 2008. Sin embargo, este edificio aspira a ser un ejemplo de sostenibilidad y compromiso con el medio ambiente por parte de la administración pública, ya que se trata de un edificio de investigación, donde se intenta estar a las últimas tendencias en mejoras energéticas. Por ello, el objetivo de este proyecto es la rehabilitación de dicho edificio para que cumpla el nuevo Código Técnico de la Edificación (CTE) aprobado el 20 de diciembre de 2019. Para esta rehabilitación se han puesto dos requisitos fundamentales: evitar interrupir la actividad de oficina y de investigación durante el tiempo de desarrollo de la reforma y se ha fijado un presupuesto máximo de 1.000.000 € para la rehabilitación de este edificio L INTRODUCCIÓN 2 La rehabilitación se realizará según las condiciones que establece CTE, conjunto de normativas que regula la construcción y rehabilitación de edificios en España. El código técnico se compone de un conjunto de normativas, cada una de las cuales se denomina Documento Básico. Existen dos tipos de documentos básicos, los dedicado a la seguridad y los dedicados a la habitabilidad. En nuestro caso, el Documento Básico de Ahorro de Energía, correspondiente a la parte de habitabilidad, será el apoyo fundamental. Está formado por 6 capítulos que dará forma a este proyecto de rehabilitación: 1º Limitación del consumo energético (HE 0) 2º Mejora de la envolvente (HE 1) 3º Instalación termosolar para el consumo de ACS (HE 4) 4º Instalación de placas fotovoltaicas para generación elétrica (HE 5) 5º Mejora de la instalación de iluminación (HE 3) 6º Modernización y optimización de la climatización del edificio (HE 2) Para el cálculo de los consumos existe una aplicación denominada Herramienta Unificada LIDER-CALENER (HULC), la cual permite simular el edificio y verificar los requisitos del HE-0, HE-1, HE-4 y HE-5. Esta aplicación, será la herramienta de trabajo a lo largo del proyecto. 3 2 DEFINICIÓN DEL EDIFICIO l primer paso consiste en definir la geometría de partida del edificio, sus secciones constructivas, los sistemas de climatización y ACS y otros condiciones como ocupación, actividad desarrollada en cada espacio o iluminación en la Herramienta Unificada Lider-Calener para conocer la situación inicial y, a partir de esta ver que mejoras son las más convenientes energética y económicamente para la rehabilitación. El Instituto de la Grasa del CSIC se encuentra en la zona norte del Campus de la Universidad Pablo de Olavide de Sevilla. La parcela donde está situado es una superficie rectangular de 10.834 m2 (115 metros de largo unos 90 metros de ancho). En dicho recinto se encuentran dos edificios independientes: el edificio principal (destinado a oficinas y laboratorios principalmente) y el edificio piloto (alberga una almazara experimental), este proyecto se centrará en el primero de ellos, el edificio principal. El presupuesto inicial acordado para la rehabilitación sería de en torno a un millón de euros, aunque puede estar sometido a pequeños cambios. Ilustración 1: Edificio principal del instituto de la grasa (Fuente: pagina web Instituto de la grasa) El edificio principal está compuesto por seis plantas: dos de ellas bajo rasante (sótano y semisótano) y el resto sobre rasante (planta baja, primera, segunda y tercera) dando lugar a una superficie útil de 22.383,53 m2 construidos. 2.1 DEFINICIÓN DE LAS SECCIONES CONSTRUCTIVAS Tras introducir los generales del edificio en la ventana de datos generales, el siguiente paso será definir las secciones constructivas que constituyen el edificio en la situación inicial. A continuación, se verá para cada tipo de cerramiento o partición su composición para ello se dará una tabla y una ilustración. Es importante asegurarse que se introduce los cerramientos en el orden correcto. Para cerramientos verticales (materiales ordenados de exterior a interior), para horizontales (materiales ordenados de arriba a abajo). Muro exterior bajo rasante Ilustración 2: Sección constructiva del muro bajo rasante E Definición del Edificio 4 Muro exterior sobre rasante Ilustración 3: sección constructiva del muro sobre rasante Pared interior Ilustración 4: sección constructiva de la pared interior Suelo del sótano Ilustración 5: Sección constructiva del suelo del sótano Suelo interior Ilustración 6: Sección constructiva del suelo interior Cubierta Ilustración 7: Seccion constructiva de la cubierta A continuación, se define la composición de los huecos del edificio: Ventana Es un vidrio doble bajo emisivo dispuesto en posición vertical (VER_DB2_4-12-4), es decir dos vidrios de 4 milímetros separados por una cámara de aire de 12 milímetros. Este tipo de ventana presenta un 5% de marco metálico con rotura del puente térmico de 4 a 12 milímetros. La permeabilidad al aire es de 50 m3/(h·m2). 5 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) 2.2 DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA La Herramienta Unificada Lider-Calener (HULC) impone restricciones en el número de espacios (< 100 espacios) y en el número de cerramientos, incluyendo los interiores y las ventanas (<500). Este edificio supera con creces estas limitaciones, por ello se realizarán simplificaciones en este, para que pueda ser tratado por dicha herramienta. A continuación, se muestran los espacios en los que se ha dividido cada una de las plantas para introducirlo en el software, para ello se ha utilizado el programa informático AUTOCAD, que permite exportar los planos a la herramienta unificada. Ilustración 8: Definición de espacios del sótano en AUTOCAD Ilustración 9: Definición de espacios del semisótano en AUTOCAD Definición del Edificio 6 Ilustración 10: Definición de espacios de la planta baja en AUTOCAD Ilustración 11: Definición de espacios de la planta 1º, 2º, 3º Una vez definida cada planta en AUTOCAD, se cargan en formato .dxf en la HULC. Es necesario indicar la altura de cada planta, estas son: Sótano (3,45 metros), Semisótano (4,25 metros), Planta baja (5,55 metros), Primera (4,25 metros), Segunda (4,25 metros), Tercera (4,25 metros). La cota inicial de la planta baja es de -6 metros. Posteriormente, se crea los espacios y forjados para cada planta, la Herramienta Unificada Lider-Calener asignará automaticamente a cada muro su sección constructiva correspondiente, aunque se puede modificar en caso de una incorrecta asignación, por ello es recomendable repasar todos los muros antes de pasar al siguiente paso. Una vez realizado este procedimiento, se colocan los huecos de cada planta, estos huecos deben ser de menor tamaño que el muro en el que se encuentra. Este edificio presenta huecos que ocupan varios espacios para ello se divide el hueco en varias partes, tantos como espacios que lo formen. Por último, para terminar la definición del edificio, se creará la cubierta del edificio sobre la última planta. Una vez terminada la definición, la aplicación muestra una recreación en tres dimensiones de nuestro edificio. A continuación, se muestran unas imágenes de la definición geométrica del edificio en la Herramienta Unificada Lider-Calener Alzados 7 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Ilustración 12:Alzado norte Ilustración 14: Alzado Oeste Ilustración 15: Alzado Sur Planta Ilustración 13:Alzado Este Ilustración 16: Cubierta Definición del Edificio 8 Ilustración 18: Plantas 1º ,2º ,3º Ilustración 17: Planta baja Ilustración 19: Planta Semisótano 9 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Perspectiva Ilustración 21:Perspectiva de la geometría del edificio en HULC 2.3 CONDICIONES OPERACIONALES Y FUNCIONALES Debido a las dimensiones de nuestro edificio y a su sistema de climatización el cual se comentará en los siguientes apartados, es necesario definir este edificio con la herramienta Calener-GT. Esto implica que se debe introducir las condiciones operacionales de cada espacio. En primer lugar, se define el horario de uso de los espacios. El edificio en estudio tiene un uso de 12 horas los días laborables. Por ello durante el horario de oficina (7:00-14:00; 17:00-20:00 horas) su ocupación será máxima. Por otro lado, las temperaturas de consignas varían según la ocupación y su régimen de funcionamiento. En refrigeración, se tendrá una temperatura de 26ºC (6:00-20:00 horas) los días laborables. Fuera de estas horas, la temperatura de consigna será 35ºC, al igual que en los días no laborables. En calefacción se usa la misma estrategia, una temperatura de consigna de 21 ºC desde 6:00 hasta las 20:00 en días laborables y 12 grados en días no laborables y horas sin ocupación. Por otro lado, la ventilación, iluminación y uso de equipos del edifcio se realiza durante las 12 horas de ocupación del personal. Para cada espacio se debe definir estos valores. Estos quedan recogidos en las tablas 1- 3 (la planta Ilustración 20: Planta garaje Definición del Edificio 16 Tabla 8: Calificación parcial de la demanda energética de calefacción y refrigeración A lo largo los distintos apartados se irán centrando los esfuerzos en mejorar estos indicadores de la manera más efectiva y rentable posible, para que con el paso de los años la inversión inicial retorne en un ahorro de dinero. 17 3 REHABILITACIÓN DE LA ENVOLVENTE TERMICA a rehabilitación de la envolvente térmica es uno de los paso más importantes y a su vez las que suelen tener mayor impacto económico y energético en la rehabilitación de edificios. La sección HE-1 del documento básico sobre ahorro de energía se dedica a las características de la envolvente que influyen en la demanda energética con el fin de lograr un edificio que logre alcanzar los niveles óptimos de confort consumiendo poca energía. Para ello se establecen unos parámetros que defien la calidad de la envolvente:  K  coeficiente global de transmisión de calor, que refleja los valores de la transmitancia de la envolvente térmica. Cabe destacar, que no es necesario que todas las superficies tengan un menor valor que este para que el valor global esté por debajo de límite.  Qsol;jul  con este parámetro se estudia la capacidad de control de las ganacias solares en verano con el fin de evitar un sobrecalentamiento excesivo del interior  Q100, n50  Permeabilidad al aire  Control de condensaciones  Ulim  Limitar las descompensaciones entre unidades de uso mediante la transmitancia de las particiones interiores. El objetivo de este apartado es realizar una reforma que optimize estos valores con el objetivo de cumplir el código técnico y ahorrar en consumo de energía. 3.1 REHABILITACIÓN DE HUECOS En primer lugar, se realizará la rehabilitación de los huecos del edificio ya que es necesario adecuar el control solar para cumplir el código técnico. Antes de aportar las diversas soluciones se debe reflexionar sobre que significa este coeficiente. El coeficiente control solar “q” está relacionado con la relación entre las ganancias solares móviles en julio (Qsol; jul) y la superficie útil (Aútil). En nuestro caso, su valor límite es 4 [kWh/m2 – mes] por ser un edificio terciario. El siguiente paso, es conocer que variables afectan a este valor para poder actuar sobre ellas mediante la rehabilitación. En este caso son tres los factores relacionados:  g_gl,wi, Transmitancia total de energía solar del acristalamiento sin dispositivo de sombra activo, relacionado con el factor solar del vidrio.  g_gl;sh,wi  Transmitancia total de energía solar del acristalamiento con un dispositivo de sombra móvil, ya sea exterior o interior.  F_sh;obst  Factor de sombra para obstáculos externos al hueco, se refiere a los voladizos o aletas. Tras conocer lo que significa este factor se debe reflexionar sobre cual es la situación actual del edificio. En nuestro caso el valor inicial del control solar q es 7,13 kWh/m2 año, superando de largo el valor límite. Los valores de los parámetros relacionados son: g_gl, wi=0,70; g_gl;sh,wi=0,63; F_sh;obst=0,99. Sobre estos factores se actuará. En el edificio original, el acristalamiento doble 4+12+4 de baja emisividad y marco metálico. Se estudiarán dos posibilidades, de las cuales se analizarán sus ventajas e inconvenientes, tras ellos se realizará una reflexión sobre cual de las dos es más conveniente para nuestro edificio, las alternativas son: o Colocación de adhesivos de control solar en vidrios (actúa sobre: g_gl, wi y g_gl;sh,wi) o Colocación de aleros en ventanas ( F_sh;obst ) L 3 Rehabilitación de la envolvente termica 18 18 3.1.1 Colocación de adhesivos de control solar en vidrios Las láminas de control solar reducen significativamente el calor y mejoran el ambiente dentro del edificio. Especialmente durante el verano ya que ayudan a reducir la carga de trabajo de los A/C, ahorrando así en la factura de la luz. Son una elegante solución para la gestión del calor y la luz. Ofrecen además junto a sus propiedades gran transparencia y transmisión de luz. Gracias a su resistencia estás láminas de poliéster protegen frente a la rotura del vidrio, evitando la proyección de fragmentos. En nuestro caso, se utilizará la Lámina de Control Solar 3M™ Neutral 35 que está diseñada para su uso en la cara interior de las ventanas. Al contrario que otros productos, esta lámina refleja los rayos solares manteniendo un aspecto transparente. Incluso reduce la sensación de deslumbramiento. Además, la lámina es capaz de reducir sensiblemente la incidencia de rayos UVA que son la principal causa de la decoloración. En la ilustración 22 se muestra el funcionamiento de estas láminas. Estas disminuyen la transmisión de calor del sol cuando incide sobre la ventana hasta en un 75% lo que permite reducir el consumo en verano, aunque esto tendrá un efecto negativo en invierno. Sin embargo, este efecto puede llegar a compensar con la disminución de la pérdida de calor interno. Además de una importante reducción de la radiación ultravioleta. Detalles de Producto Espesor sin adhesivo: 0,031 mm / 31 µm Color: Neutral Composición: Poliéster Adhesivo: Acrílico modificado Revestimiento protector: Capa resistente al rayado Propiedades típicas Tabla 9: Características del adhesivo solar En nuestro caso, debemos fijarnos en la línea de doble acristalamiento transparente para obtener las nuevas propiedades a introducir en la herramienta unificada. La instalación se realiza usando agua y una solución jabonosa. La adhesión máxima se alcanza aproximadamente a los 20 días a unos 18°C (ambientes secos). Se pueden limpiar 30 días después de la instalación utilizando agentes de limpieza comunes para ventanas y evitando el uso de partículas abrasivas. No se debe utilizar esponjas Ilustración 22: Funcionamiento de las láminas adhesivas de contro solar. Fuente (controlsolar.net) 19 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) ásperas, paños o cepillos. Se recomiendan productos de limpieza como esponjas sintéticas, paños suaves o escurridores de goma. No se deben limpiar las láminas 3M en seco. Volviendo a la herramiento unificada, se cambiarán los valores correspondientes y se ejecuta la resolución para estudiar los cambios producidos:  g_gl,wi, 0,39.  g_gl;sh,wi  0,30  F_sh;obst  No se modifica Ventajas e inconvenientes  El control solar “q” disminuye entrando dentro de los valores permitidos por el Código Técnico. (7,13 kWh/m2 año a 3,38 kWh/m2 año)  Disminuye la demanda de de refrigeración como era de esperar (41, 25 kWh/m2 año a 28,77 kWh/m2 año), mejorando de una calificación C a B. Ilustración 23: Demanda refrigeración con control solar Ilustración 24: Demanda refrigeración inicial  Disminución de la energía primaria no renovable de refrigeración (60,15 kWh/m2 año a 47,64 kWh/m2 año)  La demanda neta de calefacción más refrigeración disminuye  No tiene efecto estético sobre el edificio  Fácil instalación  Fácil mantenimiento  Aumenta la demanda de calefacción (15,95 kWh/m2 año a 20,47 kWh/m2 año), lo que provoca un cambio de calificación de esta componente de E a F  Aumento de la energía primaria no renovable de calefacción (23,26 kWh/m2 año a 33,90 kWh/m2 año) Ilustración 25: Demanda calefacción con control solar Ilustración 26: Demanda calefacción inicial 3 Rehabilitación de la envolvente termica 20 20 Presupuesto A continuación, mostraremos el presupuesto detallado de esta inversión. Codigo Ud Resumen Rendimiento Precio unitario Precio por m^2 m^2 Precio total Materiales 90.301,40 € mt21lmc030a l Líquido limpiador a base de solución jabonosa al 6% en agua, para aplicar con pulverizador, para la limpieza de la superficie del vidrio y la colocación de láminas adhesivas. 0,15 0,23 € 0,03 € 3420,87 118,02 € mt21lmc010aa m^2 Lámina adhesiva de control solar, transparente, color gris verdoso claro, a base de resinas termoplásticas y microesferas cerámicas, de 50 µm de espesor, transmisión luminosa, según UNE-EN 410: 75%, factor solar (coeficiente g), según UNE-EN 410: 59%, para su aplicación en la cara interior del acristalamiento 1,05 25,10 € 26,36 € 3421,87 90.183,38 € Mano de obra 15.302,76 € mo055 h Oficial 1ª cristalero. 0,114 20,13 € 2,29 € 3423,87 7.857,17 € mo110 h Ayudante cristalero. 0,114 19,07 € 2,17 € 3424,87 7.445,60 € Gastos auxiliares 2.112,08 € % Gastos complementarios 2 105.604,17 € 2.112,08 € 1 2.112,08 € Coste de la colocación de panles adhesivos 107.716,25 € Ilustración 27: Presupuesto colocación de paneles adhesivos 3.1.2. Colocación de aleros en la cara Sur Otra opción de disminuir el valor del control solar “q” es mediante la instalación de aleros. Los aleros son sistemas de protección solar fijos y horizontales, en nuestro caso, que protegen la fachada y los huecos de un edificio en verano, pero deja pasar la radiación solar en invierno. Se puede ver como funcionan estos en las ilustraciones 28 y 29 Son un método muy eficaz para evitar que nuestro edificio se caliente excesivamente en verano ya que puede reducir la radiación solar hasta en un 40%. Este sistema es más usado en viviendas unifamiliares donde se tiene libertad para modificar el exterior. Cabe destacar, que los aleros no son eficaces en las orientaciones este y oeste Ilustración 28: funcionamiento de aleros. Fuente (sitiosolar.com) Ilustración 29: ejemplo uso alero. Fuente (plazapatio.com) 21 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) ya que el sol incide más horizontal. Pero son ideales en la orientación sur donde el ángulo de incidencia es muy superior. Para aprovechar el efecto de los aleros, se colocarán en la fachada sur y en los huecos interiores de la última planta orientados al sur. En la siguiente imagen se puede observar la colocación de estos aleros en la HULC. Los aleros están indicados con color amarillo. Ilustración 30: Colocación de aleros en la fachada Sur La introducción de los aleros en el programa se realiza de forma sencilla ya que la herramienta unificada tiene la opción implementada. Para realizarlo solamente debemos de irnos al hueco de ventana donde se quiere colocar e ir a la pestaña dedicada para ese efecto llamada: Salientes laterales y voladizos. Una vez en esta pestaña se coloca el alero modificando los datos en el apartado ‘voladizo’ (señalado en rojo en la ilustración 31). Una vez introducido se clicka en ver animación para estudiar el comportamiento del alero instalado y poder optimizarlo. Ilustración 31: Introducción de alero 1 La nueva ventana que nos aparece se divide en dos partes: en la primera se muestra el muro con el hueco y el correspondiente alero creado; en la segunda parte se puede simular como actuará el alero en dicho muro durante el año. Tras la simulación, se nos ofrece una gráfica donde se muestra el factor de sombra en determinados días del año. Esto permite optimizar el alero para que trabaje en las condiciones más convenientes. En la siguiente imagen (ilustración 32) se puede ver este procedimiento aplicado para el hueco P03_ E05_PE001_V_1 3 Rehabilitación de la envolvente termica 22 22 Ilustración 32: introducción de alero 2 Tabla 10: Resumen aleros colocados Ventana Altura inferior (m) Altura hueco (m) Altura superior (m) Altura alero (m) Anchura (m) Longitud alero horizontal (m) Ángulo (°) Fracción sombra 21-Dic Fracción sombra sep/mar Fracción sombra 21-Jun P02_E10_PE001_V 0,3 0,9 1,2 1,4 4,17 0,2 90 0,1 0,3 0,95 P02_E10_PE001_V_1 0,3 0,9 1,2 1,4 5,19 0,2 90 0,2 0,35 0,95 P02_E10_PE001_V_2 0,3 0,9 1,2 1,4 0,2 0,2 90 0,15 0,3 0,95 P02_E09_PE001_V 0,3 0,9 1,2 1,4 4,98 0,2 90 0,15 0,3 0,95 P02_E09_PE001_V_1 0,3 0,9 1,2 1,4 4,18 0,2 90 0,1 0,3 0,95 P02_E08_PE001_V 0,3 0,9 1,2 1,4 5,18 0,2 90 0,1 0,3 0,95 P02_E09_PE001_V_1 0,3 0,9 1,2 1,4 5,19 0,2 90 0,1 0,3 0,95 P03_E01_PE002_V 0,01 2,49 2,5 2,95 7,36 0,6 90 0,05 0,25 0,95 P03_E02_PE001_V 0,01 2,49 2,5 2,95 5,47 0,6 90 0 0,2 0,9 P03_E05_PE001_V 1,6 0,9 2,5 2,8 4,17 0,3 90 0,05 0,3 0,95 P03_E05_PE001_V_1 1,6 0,9 2,5 2,8 5,19 0,3 90 0,1 0,4 0,95 P03_E05_PE001_V_2 1,6 0,9 2,5 2,8 3,1 0,3 90 0 0,25 0,95 P03_E06_PE001_V 1,6 0,9 2,5 2,8 2,05 0,3 90 0 0,2 0,95 P03_E06_PE001_V_1 1,6 0,9 2,5 2,8 4,19 0,3 90 0,05 0,3 0,95 P03_E14_PE001_V 1,6 0,9 2,5 2,8 5,18 0,3 90 0,1 0,4 0,95 P03_E14_PE001_V_1 1,6 0,9 2,5 2,8 5,19 0,3 90 0,1 0,4 0,95 P04_E10_PE002_V 1,2 1,55 2,75 4,05 20,26 0,43 90 0 0,3 0,9 P04_E12_PE001_V 1,2 1,55 2,75 4,05 27,63 0,43 90 0,25 0,55 0,95 P04_E15_PE001_V 1,2 1,55 2,75 4,05 16,07 0,5 90 0 0,2 0,95 P04_E16_PE001_V 1,2 1,55 2,75 4,05 22,79 0,43 90 0,18 0,32 0,9 P05_E10_PE028_V 1,2 1,55 2,75 4,05 20,26 0,43 90 0 0,25 0,9 P05_E12_PE030_V 1,2 1,55 2,75 4,05 27,63 0,43 90 0,25 0,55 0,95 P05_E15_PE034_V 1,2 1,55 2,75 4,05 16,07 0,5 90 0 0,2 0,95 P05_E16_PE037_V 1,2 1,55 2,75 4,05 22,79 0,43 90 0,18 0,32 0,9 P06_E10_PE028_V 1,2 1,55 2,75 4,05 20,26 0,43 90 0 0,25 0,9 P06_E12_PE030_V 1,2 1,55 2,75 4,05 27,63 0,43 90 0,25 0,55 0,95 P06_E15_PE034_V 1,2 1,55 2,75 4,05 16,07 0,5 90 0 0,2 0,95 P06_E16_PE037_V 1,2 1,55 2,75 4,05 22,79 0,43 90 0,18 0,32 0,9 P06_E01_PE001_V 1,2 1,55 2,75 3,95 23,6 0,55 90 0,2 0,45 0,95 P06_E05_PE013_V 1,2 1,55 2,75 3,95 17,32 0,55 90 0 0,25 0,95 P06_E17_PE038_V 1,2 1,55 2,75 3,95 10,81 0,55 90 0 0,1 0,9 P06_E07_PE015_V 1,2 1,55 2,75 3,95 16,07 0,55 90 0 0,2 0,95 P06_E03_PE011_V 1,2 1,55 2,75 3,95 7,76 0,55 90 0 0 0,9 P06_E06_PE014_V 1,2 1,55 2,75 3,95 7,89 0,55 90 0 0 0,9 P06_E06_PE006_V 1,2 1,55 2,75 3,95 3,38 0,55 90 0 0 0,8 P06_E02_PE004_V 1,2 1,55 2,75 3,95 6,92 0,55 90 0 0 0,85 23 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) En la tabla 10, se muestra un resumen con todos los aleros colocados, que forman un total de 189 metros cuadrados de aleros, donde se muestra sus variables geométricas y los resultados de la simulación con la herramienta unificada. El siguiente paso será simular este caso y ver los beneficios y contras que presenta dicha solución. Ventajas e inconvenientes  Disminuye la demanda de de refrigeración como era de esperar (41, 25 kWh/m2 año a 40,47 kWh/m2 año) Ilustración 33: Demanda de refrigeración con aleros Ilustración 34: Demanda de refrigeracion incial  Aumenta menos la demanda de calefacción que con los adhesivos Ilustración 35: Demanda de calefacción con aleros Ilustración 36: Demanda de calefacción con adhesivos  No cumple con el control solar. Disminuye, pero solo hasta 6,91 kWh/m2año por lo que esta solución no cumple el código técnico.  Afecta el aspecto visual del edificio.  Dificil colocación, si lo comparamos con los adhesivos.  Aumento en las emisiones de dióxido de carbono (de 20,91 kgCO2/m2año a 21,58 kgCO2/m2año), pasando la calificación de B a C.  Aumento en el consumo de energía primaria no renovable (de 123,45 kWh/m2año a 127,39 kWh/m2año) 3.1.3 Conclusiones Antes las dos opciones propuestas, se realizará la primera (adhesivos) ya que es la que cumple el principal objetivo de este apartado que es cumplir el control solar establecido por el Código Técnico. Se ha realizado tambien una simulación de ambas soluciones combinadas. Para demostrar que no es rentable ya que, aunque si bien, mejora levemente los parámetros obtenidos por la solución elegida, esta variación no justifica la inversión, 3 Rehabilitación de la envolvente termica 24 24 además del impacto visual y gastos de manteniento que tendrían las dos soluciones combinadas. 3.2 REHABILITACIÓN DE LA CUBIERTA El siguiente apartado se centrará en la rehabilitación de la cubierta, debido a que es la parte de la envolvente con mayor transmitancia debido a la falta de aislamiento. Por ello, la rehabiltación se orientará hacia la disminución de la transmitacia de dicha sección constructiva. Entre las diversas opciones posibles, se ha elegido la instalación de un panel de espuma rígida de poliisocianurato (PIR) revestida por una de las dos caras con un velo de vidrio bituminado y por la otra con un velo de vidrio, siendo altamente recomendable para cubiertas planas transitables, además de tener un excelente comportamiento al fuego, una gran estabilidad dimensional y con fácil manipulación y puesta en obra. El modelo recomendado es el BMI THERMAZONE BGMG de 60 mm. La elección de dicho espesor se ha realiado tras una optimización, ya que a partir de este grosor el aumento de este no supone una reducción importante en la transmitancia goblal térmica. Inicialmente partimos de 2,34 W/m2K con el aislamiento de 60 mm, se disminuye hasta 1,37 W/m2K. Si en su lugar se pusiera la de mayor grosor de la serie, 160 mm, su valor sería 1,30 W/m2K. Esta disminución es demasiado pequeña para justificar el mayor coste por ello, se pondrá la de 60 mm. A continuación, se presenta un resumen de los datos técnicos de este producto: Anchura 1.200 mm m2 por palet 115,2 Espesor 60 mm Longitud 2.400 mm Resistencia térmica 2,10 m2K/W Peso m2 2,5 kg Peso por pieza 7,21 kg Unidades por palet 40 Tabla 11: Datos técnicos BMI THERMAZONE BGMG La lista de tareas necesarias para la sustitución de la cubierta se resume a continuación: 1. Desmontaje y retirada de equipos presentes en la cubierta. Incluyendo acopio en lugar seguro fuera de la cubierta 2. Retirada de las baldosas de arcilla, recuperando aquellas en buen estado y sustiyuyendo las que se hayan deteriorado. Se dejará la impermeabilización visible y libre de cualquier elemento. 3. Retirada de dicha capa sin aprovechamiento, incluyendo la evacuación a vertedero autorizado. 4. Limpieza y preparación del soporte, que incluye los trabajos previos de saneado de cubierta. 5. Imprimación bituminosa SIPLAST PRIMER de ICOPAL a razón de 300g/m2 sobre la formación de pendiente. Ilustración 37: BMI THERMAZONE BGMG 25 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) 6. Impermiabilización de la cubierta compuesta por barrera de vapor adherida al soporte por calor tipo IREX PROFIL de BMI. 7. Colocación del aislamiento térmico de panel rígido de PIR tipo THERMAZONE BG/MG acabado en fieltro bituminado con resistencia térmica de 0,028 W/mK y resistencia de compresión de 250 KPa. Pegado mediante pegamento en frío tipo PURGLE de BMI a razón de 200 g/m2, acabada en granulo 8cerámico blanco NOXITE descontaminante de macropartículas NOx, tipo PARAFOR SOLO GS NOXACTIV de BMI. 8. Prueba de estanqueidad según CTE-DB-HS-1. 9. Instalación de baldosas de arcilla 10. Colocación de los equipos retirados en la fase primera. Valoración energética mediante la Herramienta Unificada Para ello se debe sustituir la sección constructiva cubierta, adaptándola a las nuevas circunstancias: Ilustración 38: Sección constructiva de la cubierta tras modificación Tras introducirla, se ejecuta la herramienta unificada para ver lo que ha supuesto esta modificación de la envolvente. En primer lugar, como se ha comentado previamente, se puede ver como se ha reducido el coeficiente global de transmisión de calor a través de la envolvente térmica hasta 1, 37 kWh/m2año, acercándose al límite impuesto por el código técnico de 0,92 kWh/m2 año. Para que se cumpla este, se deberá reformar otra sección de la envolvente. La principal diferencia a destacar es la disminución drástica de la demanda de calefacción: Ilustración 39: demanda calefacción inicial Ilustración 40: Demanada calefacción cubierta Aunque se produciría un aumento en la demanda de refrigeración, posteriormente cuando se realize un estudio intermedio global de todas las medidas de la envolvente, se verá como se compensan las medidas mejorando ambas demandas y por tanto disminuyendo la global. Presupuesto Codigo Ud Resumen Importe Cantidad Precio total Actuaciones previas 7.054,65 € ud Desmontaje y retirada de equipos presentes en la cubierta. Incluyendo acopio en lugar seguro fuera de la cubierta 2.154,78 € 1 2.154,78 € 3 Rehabilitación de la envolvente termica 32 32 externo en la herramienta unificada, añadiendo las capas que conforman el sistema SATE. Se va a probar distintas configuraciones de espesores de SATE para optimizar la envolvente de 6, 8, 10 y 12 centímetros. Ilustración 47: Introducción del SATE en la HULC Además, también se deben modificar los puentes térmicos al cambiar la envolvente, ya que estos se reducen fuertemente. Así para los espesores a estudiar estos valores son en W/mK: 6 cm 8 cm 10 cm 12 cm Frente Forjado 0,19 0,13 0,12 0,10 Cubiertas Planas 0,32 0,29 0,29 0,28 Esquinas Exteriores 0,08 0,06 0,06 0,05 Esquinas Inferiores -0,11 -0,08 -0,08 -0,07 Alfeizar 0,23 0,24 0,25 0,25 Forjado inferior en contacto con terreno 0,26 0,27 0,27 0,27 Suelo en contacto con el terreno 0,53 0,57 0,58 0,59 Pilares 0,01 0 0 0 Jambas 0,49 0,5 0,5 0,5 Dinteles 0,69 0,73 0,74 0,75 Tabla 14: Puentes térmicos SATE En las siguientes gráficas se muestra el resultado de estas simulaciones para distintos valores de espesor: Ilustración 48: Transmitancia térmica vs espesor de aislamiento 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Valor de la Transmitancia Térmica de la sección constructiva y global vs espesor aislamiento U (W/m^2-K) K (kWh/m^2-año) 33 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Ilustración 49: Demanda energética vs espesor de aislamiento Por tanto, el espesor que elegimos será 8 centímetros. Los paneles SATE usados serán de la marca ISOVER, más específicamente el Clima 34, el cual está formado por lana mineral y que cumple todos los requisitos para los paneles aislantes que fijan las distintas normas europeas sobre sistema SATE (UNE 13500 y ETAG 004) y que además cumple con las condiciones de las principales European Technical Approvals (ETAs) desarrolladas por los fabricantes de morteros para estas soluciones. SÍMBOLO PARÁMETRO UNIDADES VALOR NORMA λD Conductividad térmica declarada W/m·K 0,034 EN 12667/ EN 12939 CP Calor específico aproximado J/kg.K 1.030 - - Reacción al fuego Euroclase A2-s1,d0 EN 13501-1 WS Absorción de agua a corto plazo kg/m2 < 1 EN 1609 MU Resistencia a la difusión de vapor de agua, μ - 1 EN 12086 CS Resistencia a compresión a 10% de deformación, σ Kpa/ Kg/m2 15 /1.500 EN 826 - Resistencia a la tracción perpendicular a las caras Kpa 7,5 EN 1607 DS Estabilidad dimensional % < 1 EN 1604 ESPESOR [mm] RESISTENCIA TERMICA DECLARADA [m^2·K/W] CÓDIGO DE DESIGNACIÓN 80 2,35 MW-EN 13162-T5-WS-MUI-CS(15)10-TR7,5 ESPESOR [mm] LARGO [M] ANCHO [M] M^2/BULTO M^2/PALE 80 1,20 0,60 3,60 43,22 Tabla 15: Características paneles SATE 0 10 20 30 40 50 60 0 2 4 6 8 10 12 14 Demanda (kWh/m^2-año) espesor (cm) Demanda energética vs espesor de aislamiento Demanda refrigeración Demanda calefacción Demanda total 3 Rehabilitación de la envolvente termica 34 34 A continuación, mostraremos las distintas capas de este sistema SATE: Ilustración 50: Sistema SATE (fuente ISOVER) Resultado de la simulación en la HULC En este apartado se van a valorar los efectos de introducir esta solución constructiva. Ilustración 51:Demanda del edificio tras la incorporación del sistema SATE Al modificar dicha sección constructiva se produce una disminución de ambas demandas, tanto de refrigeración como de calefacción, siendo esta más importante debido a las altas cargas internas del edificio. En el caso de calefacción, se reduce la demanda en un 38,54 %. Sin embargo, esta reducción no es tan importante en la refrigeración. Debido a que esta sección constructiva no tiene una elevada U en las condiciones iniciales (1,53 kWh/m^2año), la reducción al instalarle el SATE no es muy elevada, para el coste de montaje que este presenta. Por ello, no se estudiará la fachada ventilada ya que su coste es aún mayor. Las otras dos opciones a comparar son:  Aislamiento interior con lana mineral  Sustitución del poliuretano de 5 cm inicial por lana mineral 35 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Presupuesto Codigo Ud Resumen Rendimiento Precio unitario Precio por m^2 m^2 Precio total Materiales 233.018,86 € mt28mop080f m Perfil de arranque de aluminio, de 80 mm de anchura, con goterón, para nivelación y soporte de los paneles aislantes de los sistemas de aislamiento térmico por el exterior sobre la línea de zócalo. 0,17 4,43 € 0,75 € 6032,07 4.524,05 € mt28mop085f m Perfil de cierre superior, de aluminio, de 80 mm de anchura, para coronación de los paneles aislantes de los sistemas de aislamiento térmico por el exterior. 0,17 15,55 € 2,64 € 6032,07 15.924,66 € mt28mop030g kg Mortero compuesto de cemento blanco, cal aérea, áridos ligeros, áridos calizos seleccionados, fibras naturales, aditivos y resinas en polvo, impermeable al agua de lluvia, permeable al vapor de agua y con resistencia al envejecimiento, para aplicar con llana, para adherir los paneles aislantes y como capa base, previo amasado con agua. 10,40 1,01 € 10,50 € 6032,07 63.336,74 € mt16pep010ad m² Panel rígido de poliestireno expandido, según UNE-EN 13163, de superficie lisa y mecanizado lateral recto, de color blanco, de 80 mm de espesor, con resistencia al envejecimiento y permeable al vapor de agua, resistencia térmica 1,58 m²K/W, conductividad térmica 0,038 W/(mK), Euroclase E de reacción al fuego. 1,05 10,19 € 10,70 € 6032,07 64.543,15 € mt16pep100b Ud Taco de expansión de polipropileno de 110 mm de longitud, para fijación de placas aislantes. 8,00 0,21 € 1,68 € 6032,07 10.133,88 € mt28mop050a m² Malla de fibra de vidrio, antiálcalis, de 5x4 mm de luz de malla, de 0,6 mm de espesor, de 160 g/m² de masa superficial y de 1x50 m, para armar morteros. 1,10 1,55 € 1,71 € 6032,07 10.314,84 € mt28mop070b m Perfil de esquina de PVC con malla, para refuerzo de cantos. 0,30 1,23 € 0,37 € 6032,07 2.231,87 € mt28mop320a kg Imprimación acrílica compuesta por resinas acrílicas, pigmentos minerales y aditivos orgánicos e inorgánicos, impermeable al agua de lluvia y permeable al vapor de agua, para aplicar con brocha, rodillo o pistola, para regularizar la absorción e incrementar la adherencia de morteros acrílicos. 0,22 3,69 € 0,81 € 6032,07 4.885,98 € mt28mop310ma kg Mortero acrílico color blanco, compuesto por resinas acrílicas, pigmentos minerales y aditivos orgánicos e inorgánicos, antimoho y antiverdín, permeable al vapor de agua y con resistencia al envejecimiento, a la contaminación urbana y a los rayos UV, para revestimiento de paramentos exteriores. 2,50 3,72 € 9,30 € 6032,07 56.098,25 € 3 Rehabilitación de la envolvente termica 36 36 mt15bas010a m Cordón de polietileno expandido de celdas cerradas, de sección circular de 6 mm de diámetro, para el relleno de fondo de junta. 0,17 0,06 € 0,01 € 6032,07 60,32 € mt15bas035a Ud Cartucho de masilla elastómera tixotrópica, monocomponente, a base de polímeros híbridos (MS), de color gris, de 600 ml, de alta adherencia, con elevadas propiedades elásticas, resistencia al envejecimiento y a los rayos UV, dureza Shore A aproximada de 25 y alargamiento en rotura > 600%, según UNE-EN ISO 11600. 0,02 8,24 € 0,16 € 6032,07 965,13 € Mano de obra 155.627,41 € mo054 h Oficial 1ª montador de aislamientos. 1,94 € 6032,07 11.702,22 € mo101 h Ayudante montador de aislamientos. 1,79 € 6032,07 10.797,41 € mo039 h Oficial 1ª revocador. 11,33 € 6032,07 68.343,35 € mo079 h Ayudante revocador. 10,74 € 6032,07 64.784,43 € Gastos auxiliares 7.772,93 € % Gastos auxiliares 2 388.646,27 € 7.772,93 € 1 7.772,93 € Total sistema SATE 396.419,20 € 3.4.2 Aislamiento interior con lana mineral Se va a estudiar para esta sección constructiva una rehabilitación similar a la que se ha realizado en los muros bajo rasante, es decir, una rehabilitación con aislamiento interior mediante trasdosados autoportantes de placas de yeso laminado sobre perfiles metálicos y aislamiento de lana mineral. Tras simular en la herramienta unificada para diferentes espesores, se puede observar como la transmitancia desminuye al aumentar el espesor y, por tanto, la demanda energética. Sin embargo, esta variación no es considerablemente alta para aumentar el espesor del aislamiento más alla de 3 centrímetros, ya que esto supone una reduccón del espacio habitable debido a que esta rehabilitación es interior. Con este espesor la transmitancia global se reduce a 0,89 W/m^2·K. El proceso de instalación de estas láminas será similar al proceso indicado en las páginas 21-22. Introducción en la HULC A continuación se analizará el efecto que producirá este cambio en la sección de la fachada exterior en la envolvente del edificio para poder decidir la mejor forma de rehabilitar éste. Para ello debemos modificar tanto los puentes térmicos en W/n·K como la sección construsctiva mencionada. En la ilustración 52 y en la tabla 16 se muestran estas modificaciones. 37 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Ilustración 52: rehabilitación del muro exterior de la fachada Pilares Jambas Dinteles Alféizar Frente de forjados Forjado inferior en contacto con el aire Suelo en contacto con el terreno Cubierta Esquina exterior Esquina interior 0,01 0,48 0,66 0,22 0,25 0,26 0,49 0,94 0,09 -0,13 Tabla 16: Puentes térmicos aislamiento interior Los resultados de la herramienta unificada muestran una reducción en la demanda, destacando la bajada en la demanda de calefacción que disminuye en un 46% aunque esta reducción es menor en la refrigeración. Esta diferencia no cambia mucho al variar el espesor del aislante interior por ello se ha elegido dicho espesor. Sin embargo esta reabilitación tiene dos inconvenientes principales:  Reducción del espacio habitable  Parada del uso del edificio mientras se rehabilita dicha sección constructiva. Presupuesto Codigo Ud Resumen Importe Cantidad Precio final Entramado metálico 57.515,63 € A0127000 h Oficial 1º instalador 19,83 € 603,20 11.961,46 € A0137000 h Ayudante instalador 17,61 € 301,60 5.311,24 € B0527030 kg Yeso aditivado 0,51 € 31668,37 16.150,87 € B83ZA700 m Perfiles de acero galvanizado 1,13 € 21091,13 23.832,98 € A%AUX001 % Gastos auxiliares sobre mano de obra 2,86 € 90,48 259,09 € Aplacado 75.738,70 € A0127000 h Oficial 1º instalador 19,83 € 1146,09 22.727,03 € A0137000 h Ayudante instalador 17,61 € 361,92 6.373,49 € Ilustración 53: Demanda del edificio tras el aislamiento por el interior de la fachada 3 Rehabilitación de la envolvente termica 38 38 B0527030 kg Yeso aditivado para placas 0,51 € 3166,84 1.615,09 € B0A44000 cu Tornillos para placas de yeso laminado 7,75 € 1508,02 11.687,14 € B0CC3000 m^2 Placa de yeso laminado de 15 mm de espesor 4,66 € 6333,67 29.514,92 € B7J500ZZ kg Masilla para juntas 1,06 € 2406,80 2.551,20 € B7JZ00E1 m Cinta para juntas 0,07 € 12033,98 842,38 € A%AUX001 % Gasto auxiliares sobre mano de obra 4,72 € 90,48 427,46 € Aislamiento 29.497,80 € A0122000 h Oficial 1ª albañíl 19,83 € 361,92 7.176,96 € A0140000 h Peón 16,61 € 0,01 0,25 € B7C4H500 m^2 Lana mineral semirrígida acorde a la norma UNE-EN 13162, de 45/50 mm de espesor, con una conductividad térmica ≤ 0,036 W/m·K y una resistencia térmica ≥ 1,25 m2 ·K/W, reacción al fuego A1 según UNE-EN 13501-1, y resistividad al flujo del aire > 5 kPa·s/m 3,50 € 6333,67 22.167,86 € A%AUX001 % Gastos auxiliares sobre mano de obra 1,69 € 90,48 152,74 € Rehabilitación muro sobre rasante 162.752,14 € 3.4.3 Sustitución del poliuretano por lana mineral En este apartado se estudiará la posibilidad de cambiar el aislamiento del edificio, actualmente poliuretano, por otro más eficiente como puede ser la lana mineral. Puesto que será una sustitución, el espesor del nuevo aislamiento debe coincidir con el ya existente, en este caso, 5 centímetros. En la siguiente tabla se comparan las propiedades de dichos materiales: Conductividad [λ] (W/m·K) Densidad [ρ] (kg/m^3) Calor específico [ρ] (J/kg·K) Factor resistencia a la difusión del vapor de agua [μ] Poliuretano [PU] 0,25 1200 1800 6000 Lana mineral [MW] 0,031 40 1000 1 Tabla 17: Comparacion entre aislantes Para realizar esta tarea debemos de retirar las placas prefabricadas de hormigón, mediante una grúa (ver ilustración 54). Posteriomente, se retira el aislamiento de poliuretano y se sutituye por el de lana mineral de 5 centímetros y se vuelve a colocar las mismas placas prefabricadas de hormigón sustituyendo aquellas que estén dañadas. El asislante elegido es el panel semirrígido Ultracoustic P de la marca KNAUF recomendado para obra nueva y rehabilitación. Ilustración 54: Retirada de placas prefabricadas de hormigón (fuente: IG.csic) 39 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Introducción en el programa HULC Para introducir esta sutitución en la herramienta unificada debemos modificar la sección constructiva muro fachada exterior, sustituyendo el poliuretano por lana mineral como se indica a continuación. Ilustración 55: modificación de la sección constructiva tras el cambio de aislante El siguiente paso será modificar los puentes térmicos según el código técnico para esta nueva configuración. Estos, se resumen en la tabla 18 donde se muestra el valor de estos en W/m·K: Pilares Jambas Dinteles Alféizar Frente de forjados Forjado inferior en contacto con el aire Suelo en contacto con el terreno Cubierta Esquina exterior Esquina interior 0,01 0,49 0,67 0,22 0,22 0,82 0,45 0,33 0,09 -0,12 Tabla 18: Puentes térmicos tras la sustitucion del aislantes Una vez introducidas las modificaciones, se ejecuta el programa con las nuevas especificaciones. En primer lugar, se puede ver como el coeficiente global de transmisión de calor a través de la envolvente térmica baja hasta los 0,85 kWh/m^2·año, cumpliendo el valor máximo impuesto por el código técnico. Respecto a la demanda, baja tanto la de refrigeración como la de calefacción en comparación con la situación inicial. Aunque, al igual que en sistema SATE, la disminución se ve más acentuada en la demanda de calefacción, la cual disminuye en un 34,7%, que no está muy lejos de la reducción del sistema SATE, mientras que el coste de esta rehabilitación es menor. Además, esta no afecta estéticamente al edificio ni exterior ni interiormente. En la ilustración 56 se puede ver la nueva demanda de nuestro edificio. Presupuesto Ilustración 56: Demanda tras la sustitución del aislante 3 Rehabilitación de la envolvente termica 40 40 Codigo Ud Resumen Rendimiento Precio unitario Precio por m^2 m^2 Precio total Materiales 50.735,01 € mt16lra080oa m^2 Panel de lana mineral semirrígido, no revestido, de 50 mm de espesor, según UNE-EN 13162, resistencia térmica 1,55 m²K/W, conductividad térmica 0,032 W/(mK), Euroclase A1 de reacción al fuego según UNE- EN 13501-1, con código de designación MW-EN 13162- T4-WS-WL(P)-AFr5 1,05 6,14 € 6,45 € 6032,7 38.910,92 € mt12pph011 kg Masilla caucho-asfáltica para sellado en frío de juntas de paneles prefabricados de hormigón 1 1,96 € 1,96 € 6032,7 11.824,09 € Maquinaria 58.203,49 € mq07gte010c h Grúa autopropulsada de brazo telescópico con una capacidad de elevación de 30 t y 27 m de altura máxima de trabajo 0,144 67,00 € 9,65 € 6032,7 58.203,49 € Mano de obra 76.772,86 € mo050 h Oficial 1ª montador de paneles prefabricados de hormigón. 0,21 19,42 € 4,08 € 6032,7 24.602,56 € mo097 h Ayudante montador de paneles prefabricados de hormigón. 0,21 17,90 € 3,76 € 6032,7 22.676,92 € mo054 h Oficial 1ª montador de aislamientos. 0,131 19,42 € 2,54 € 6032,7 15.347,31 € mo101 h Ayudante montador de aislamientos. 0,131 17,90 € 2,34 € 6032,7 14.146,08 € Gastos auxiliares 3.714,23 € % Gastos complementarios 2 185.711,36 € 3.714,23 € 1 3.714,23 € Coste de la sustitución del aislamiento 189.425,59 € 3.4.3 Conclusiones Son varias las perpectivas que se deben tener en cuenta para la elección de la solución constructiva más adecuada, dentro de que todas cumplen con el código técnico. - Presupuesto - Demanda energética - Dificultad de instalación - Molestias causadas Para elegir la más adecuada daremos de 1 a 3 puntos según la idoneidad de cada rehabilitación Presupuesto Demanda energética Dificultad de instalación Molestias causadas Total SATE 1 3 1 2 7 Sustitución aislamiento 2 2 2 3 9 Rehabilitación interior 3 1 3 1 8 Tabla 19: Selección de rehabilitación muro exterior 41 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Según dicha puntación se elige la sustitución del aislamiento. Sin embargo, a continuación, se comprobará si realmente es la mejor solución para nuestro edificio. En primer lugar, respecto al presupuesto, la solución elegida solo es un 16% más cara respecto a la opción más barata mientras que la solución mediante SATE es un 143% más cara que la rehabilitación interior. Sin embargo, la solución más barata requiere una mayor demanda energética que las otras dos. Por tanto, la solución con menor coste en el ciclo de vida sería la sustitución térmica. Respecto a los otros dos parámetros, la rehabilitación interior es la más fácil de instalar, pero es la que mayor molestia causa ya que impide la utilización de parte del edificio durante la instalación además de la gran traba de perder espacio útil. Respecto a las otras dos opciones, estos dos parámetros son parecidos ya que ambas rehabilitaciones son por el exterior, lo que permite continuar con el uso del edificio, aunque la sustitución del aislamiento presenta una menor duración, por lo que sale un poco beneficiada en estos dos parámetros. En resumen, se llega a la conclusión de que esta solución es la más equilibrada y la que menos inconvenientes presenta, siendo la solución elegida. Instalación de Agua Caliente Sanitaria: sistema solar térmico 48 48 eeeeeeeeeeeeeeeeeeee Tabla 22: Mantenimiento mínimo del sistema solar térmico (Fuente IDAE) Tabla 23: Plan de vigilancia HE4 (Fuente IDAE) Tabla 24: Mantenimiento del sistema de acumulación HE4 (Fuente IDAE) Tabla 25: Mantenimie nto del intercambiador de placas HE4 (Fuente IDAE) ELEMENTO OPERACIÓN MESES DESCRIPCIÓN Termómetro Diaria IV: Temperatura C.secundario Tuberias 6 IV: Ausencia de humedad y fugas Aislamiento 6 IV: Ausencia de humedad y fugas Acumulación solar 3 Limpieza de lodos de la parte inferior (IV) Inspección visual ELEMENTO MESES DESCRIPCIÓN Depósito 12 Presencia de lodos en el fondo Ánodos de sacrificio 12 Comprobación del desgaste Ánodos de corriente impresa 12 Comprobación del buen funcionamiento Aislamiento 12 Comprobación ausencia humedades ELEMENTO MESES DESCRIPCIÓN Intercambiador de placas 12 CF: eficiencia y prestaciones; limpieza Intercambiador de serpentín 12 CF: eficiencia y prestaciones; limpieza (CF) Control de funcionamiento OPERACIÓN 70 kW< 8Revisión del vaso de expansión m 9Revisión de los sistemas de tratamiento de agua m 14 Comprobación de niveles de agua en circuitos m 15 Comprobación de estanquidad de circuitos de tuberías t 16 Comprobación de estanquidad de válvulas de interceptación 2t 17 Comprobación de tarado de elementos de seguridad m 18 Revisión y limpieza de filtros de agua 2t 20 Revisión de baterías de intercambio térmico t 27 Revisión de bombas y ventiladores m 28 Revisión del sistema de preparación de agua caliente sanitaria m 29 Revisión del estado del aislamiento térmico t 30 Revisión del sistema de control automático 2t 32 Instalación de energía solar térmica * m -> Una vez al MES; la primera al inicio de temporada t -> Una vez por temporada (AÑO) 2t -> 2 veces por temporada (AÑO), una al inicio de la misma y otra a mitad del periodo de uso, con diferencia de 2 meses * -> Conforme a lo indicado en HE4 del CTE 49 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Tabla 26: Mantenimiento del sistema elétrico y de control HE4 (Fuente IDAE) Por último, aunque las mismas se detallan en el Anexo IV, en el cuadro adjunto se resumen las medidas de mantenimiento obligatorias, según Real Decreto 865/2003 para prevención de la Legionelosis. Tabla 27: Control de legionela (Fuente IDAE) 4.4 ANÁLISIS ECONÓMICO DE LA INSTALACIÓN DE ACS Para el cálculo del ciclo de vida se utilizará el software gratuito, SAM (System Advisor Model), desarrollado por el Labotorio Nacional de Energías Renovables de Estados Unidos que permite diseñar y calcular los parámetros económicos de cualquier instalación para ver si es rentable realizarla. Puesto que el programa es de Norteamérica, tanto los resultados como los datos se introducen en dólares, por ello, se dirán los términos monetarios en dicha moneda. En el momentos actual, la equivalencia entre estas monedad es de (1 dólar $  0,93 euros €), por tanto con esta conversión se pueden conocer los valores que se muestran en euros. En dicho programa, se introducen todos los datos de diseño de la instalación modelada en CHEQ4 y se establecen los valores económicos de esta instalación. Se supone el caso más desfavorable, es decir, no es posible acogerse a ninguna subvención para el desarrollo de la instalación. Esta decisión deberá ser revalorada en el momento del montaje ya que podría suponer un ahorro importante. Por otra parte, se supone que esta instalación tiene una degradación anual de un 0,5%. El coste de cada captador se estima en 407,59 $/unidad, formando un total de 9.782,12 $. Los costes de almacenamiento son de 5.070,24 $ y los costes de los elementos adiccionales (intercambiador, tuberías de conexión, aislantes, soportes) de 2.400 $. Respecto a los costes de personal se estiman 1.200 $ para la instalación, 956.87 $ en gastos de ingeniería y 574,12 $ en gastos de gestión del proyecto. Por tanto, el coste total de la instalación es de 19928,59 $, más 25 $ anuales por kilowatio debido a los costes de mantenimiento de la instalación. Para acometer el proyecto, se ha pedido un crédito del 100% del coste de la instalación a 25 años con un coste medio ponderado de capital, es decir, la tasa de descuento para determinar el valor presente de un 5%. Se supondrá una tasa de inflación de un 2% anual y una tasa real de descuento de un 7% anual, es decir una tasa de descuento nominal del 9,14% anual. Debido a que el sistema auxiliar es eléctrico se debe introducir el precio de la electricidad para poder comparar ELEMENTO MESES DESCRIPCIÓN Cuador eléctrico 12 Comprobar cierre correcto y ausencia de polvo Control diferencial 12 CF: Actuación Termostato 12 CF: Actuación Sistema de medida 12 CF: Actuación (CF) Control de funcionamiento ELEMENTO TEMPERATURA CLORO RESIDUAL PURGA REVISIÓN LIMPIEZA Y DESINFECCIÓN ANÁLISIS Depósitos ACS Diario (1) - Semana Trimestre Año Año Depósitos AFCH Mes (2) - - Trimestre Año Año Tuberías - - Mes Año Año Año Antirretorno - - - Año Año - Aislamiento - - - Año - - Griferías Mes (3) .(4) Semana(5) Mes (6) Año Año (1): Se medirán los depósitos finales, comprobando que la temperatura no es inferior a 60 °C (2): Se comprobará que la temperatura no es superior a 20 °C (4): Si no se alcanza los niveles mínimos (0,2 mg/l) se instalará una estación de cloración automática (5): Se abrirán los grifos y duchas de habitaciones e instalaciones no utilizadas (6): Se revisará un número representativo de puntos terminales, de forma que al cabo del año se haya comprobado toda la instalación (3): Se medirá un número representativo de griferías, en las que la Tª no será inferior a 50 °C. Anualmente se habrán comprobado todos los grifos, al menos una vez. Instalación de Agua Caliente Sanitaria: sistema solar térmico 50 50 con la situación inicial. Se sabe que debido al alto consumo de edificio se ajusta a la tarifa eléctrica 6.1A, dicha tarifa divide el precio de la electricidad en seis tramos horarios que según la demanda prevista para cada momento se somete a un precio u otro. A continuación, se muestran los tramos horarios y los precios de cada tramo. Tabla 28: Tabla de precios en días entre semana Tabla 29: Tabla de precios en días entre semana 51 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Tras introducir estos datos, se simula y se obtienen todos los datos de funcionamiento y económicos estimados para nuestra instalación. A continuación, se van a analizar los resultados que nos arroja SAM.  Respecto a la producción de energía Se puede ver como los resultados que aporta SAM en términos de potencia son similares a los que ofrece el CHEQ4, además, se puede observar como se produce una disminución de la energía producida con el paso de los años debido al deterioro de los sistemas.  Respecto a la inversión económica Se puede observar una importante reducción de la factura elétrica para la obtención de ACS. Para los valores económicos ingresados el periodo de recuperación de esta inversión se produce entre el año 7 y 8 es decir, que a partir del octavo año de la instalación la disminución en la factura se traduce en beneficio económico. Al final de la vida de la instalación el ahorro económico debido a la implantación del sistema de energía termosolar produce un ahorro total neto de 18.612,2 dólares. Por lo que es una inversión segura en términos económicos. Además, en caso de exitir alguna subvención, el periodo de recuperación bajará notablemente, haciendo más rentable y segura la inversión. Por tanto, a la vista de estos resultados la instalación de este sistema es una solución óptima para optimizar y reducir la factura energética del edificio. Tabla 30: Tabla de precios de la electricidad según el tramo horario Ilustración 62: Producción eléctrica anual del sistemas de ACS Ilustración 63: Producción eléctrica mensual del sistemas de ACS Ilustración 64: Flujos de cajas después de impuestos de la instalación de ACS (Fuente SAM) Instalación de Agua Caliente Sanitaria: sistema solar térmico 52 52 Time stamp Electricity bill without system | ($/yr) Electricity bill with system | ($/yr) After-tax cash flow | ($) Cumulative discounted payback | ($) 1 0 0 0 -19928.6 2 8472.81 3795.45 1849.27 -16665.3 3 8642.27 3895.22 1893.83 -13634.5 4 8815.11 3997.33 1938.92 -10819.7 5 8991.42 4101.85 1984.56 -8205.49 6 9171.25 4208.82 2030.74 -5777.66 7 9354.67 4318.31 2077.48 -3522.96 8 9541.76 4430.36 2124.77 -1429.11 9 9732.6 4545.04 2172.63 515.341 10 9927.25 4662.39 2221.05 2321 11 10125.8 4782.49 2270.05 3997.75 12 10328.3 4905.39 2319.63 5554.76 13 10534.9 5031.16 2369.79 7000.54 14 10745.6 5159.85 2420.55 8343.01 15 10960.5 5291.53 2471.9 9589.52 16 11179.7 5426.28 2523.85 10746.9 17 11403.3 5564.14 2576.42 11821.5 18 11631.4 5705.21 2629.59 12819.3 19 11864 5849.53 2683.39 13745.7 20 12101.3 5997.2 2737.81 14605.7 21 12343.3 6148.27 2792.87 15404.2 22 12590.2 6302.83 2848.56 16145.5 23 12842 6460.95 2904.89 16833.7 24 13098.8 6622.72 2961.88 17472.5 25 13360.8 6788.2 3019.51 18065.6 26 13628 6957.48 3077.81 18616.2 Tabla 31: Resumen de parámetros económicos de la instalación de ACS (Fuente SAM) 53 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) 5 INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA ealización del dimensionamiento de una instalación fotovoltaica en la cubierta de este edificio optimizando al máximo el espacio de dicha cubierta, ya que el alto consumo energético del edificio provoca que la demanda de este supere con creces cualquier instalación que se pueda instalar en ella. Además, en la cubierta se encuentran los sistemas de climatización que junto a la instalación solar térmica nos quita espacio útil para esta instalación. Para su diseño se realizará según las directrices dadas por el Código Técnico en la sección HE 5 ya que este edificio terciario entra dentro del ámbito de aplicación de dicha norma: edificios existentes que se reformen íntegramente, o en los que se produzca un cambio de uso característico del mismo, cuando se superen los 3.000 m2 de superficie construida. Para dimensionar la cubierta se utilizará un software online llamado Helioscope, el motivo de la elección de este software radica en que permite conocer el espacio real de nuestro edificio teniendo en cuenta la zona ya ocupada. En principio, la instalación fotovoltaica ocupará solamente parte de la cubierta, aunque puede ser interesante la adquisición del terreno libre adyacente y la instalación de un campo solar en él, para cubrir la gran demanda energética de nuestro edificio. Para el análisis económico se ha utilizado el mismo software que en la instalación de ACS, dicho software es el System Advisor Model (SAM) 5.1 CAMPO FOTOVOLTAICO DE LA CUBIERTA 5.1.1 Módulos fotovoltaicos El software de Helioscope permite establecer las zonas donde se pueden instalar los módulos fotovoltaicos mediante una imagen aérea del edificio que obtiene de Google Maps, como se puede ver en la ilustración 65. Para el dimensionamiento se selecciona la zona disponible de la cubierta, el modelo de módulo fotovoltaico y la orientación, separación, colocación e inclinación de este. Posteriomente, se muestra el número de paneles y su producción eléctrica. Además, permite optimizarlo combinando distintas orientaciones e inclinaciones. R Ilustración 65: Campo fotovoltaico (Fuente Helioscope) Instalación Fotovoltaica 54 54 Ahora, se analizará los datos necesarios que debemos introducir en el software para obtener el número de paneles necesarios para cubir el espacio disponible. El módulo seleccionado es el Canadian Solar HiKu 410W Policristalino de 144 células. La elección de este se debe a que actualmente es uno de los mejores módulos del mercado debido a su gran potencia, llegando a producir un 24% más que los módulos convencionales, con rendimientos de hasta el 18,79%, siendo el producto insignia de CanadianSolar. Tiene unas dimensiones de 2108·1048·40 mm y un peso de 24,9 Kg. Presenta una garantía de 10 años y de 25 años con un rendimiento por encima del 83,1%. Para más información sobre este módulo en el anexo se puede encontrar su ficha técnica y sus curvas características. Respecto a la orientación, encontraremos dos opciones:  Orientados al Sur Con una orientación de 172º respecto a la azimut que coincide con la orientación del edificio. Con esta orientación en lugar de 180º, optimizaremos el número de módulo fotovoltaicos de la instalación.  Orientados al Oeste Con una orientación de 262º respecto a la azimut que optimiza el número de módulos fotovoltaicos de la instalación. Tras realizar pruebas con distintas inclinaciones (35º, 33º, 30º entre otras), la mejor opción es formando un angulo de 33º, debido a que aunque otras opciones como la de 35º producen un poco menos de energia al cabo de año y para las configuraciones menores de 33º se reduce drásticamente el número de paneles fotovoltaicos que se pueden instalar. A continuación, se muestra una tabla donde se recogen la distribución del campo solar. Así como una imagen donde se representan los sectores solares. Tabla 32: Datos del campo solar [3] Ilustración 66: Módulo CanadianSolar HiKu (Fuente: TeknoSolar) 55 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Ilustración 67: Zonas y sombras en la instalación (Fuente: Helioscope) Por tanto, el número total de módulos fotovoltaicos a instalar son 250 distribuidos en 15 zonas con diferentes orientaciones. Además en esta imagen se observa las sombras producidas en los captadores que posteriormente analizaremos en el apartado 5.2. 5.1.2 Inversores Se han agrupado los 15 campos en 2 sectores cada uno con un inversor para minimizar las pérdidas por sombreado debido a las diferentes inclinaciones y orientaciones de cada unos de los campos. A pesar de esto, los inversores serán todos trifásicos y de la misma marca, pero con difentes potencias para reducir fallos.  Sector 1 Este sector es el de más potencia 96,4 kWp, esta formado por las zonas 2,4,5,6,7,8,10, 11, 12, 13, 14 y 15. Para este sector se ha elegido el inversor de 90000 W de la marca HUAWEI. Dicho inversor es el SUN2000-90KTL-H1 podemos ver el inversor en la figura 68, aceptando en total 90 kW. Por tanto, el inversor tiene una ratio de 1,07. Este valor es adecuado debido a que se intentar que se acerquen a unas ratios de 1,1 ya que, aunque la potencia nominal sea de 90 kW podrá trabajar de manera optima en periodos cortos con potencias mayores. Además, dicha potencia solo se superará cuando la instalación esté funcionando en condiciones pico (a pleno rendimiento), debido a los efectos del sombreado y las pérdidas en muy pocos instantes estará trabajando en estas condiciones. Este inversor es uno de los más modernos del mercado y cuenta con una alta efectividad (98,8% de efectividad europea). Por otra parte, este inversor trabaja muy bien en las condiciones de temperaturas y humedad típicas de Sevilla. Además, presenta connexion Bluetooth y se puede controlar mediante una APP, lo que facilita su control remoto. Instalación Fotovoltaica 56 56  Sector 2 Este sector tiene una potencia de 6,2 kWp, está formado por las zonas 3 y 9, las que tienen orientación oeste. Para este sector utilizaremos un inversor de de 6 kW. Dicho inversor es el Huawei SUN2000-6KTL-M0 6 kW, podemos ver el inversor en la figura 69, con una ratio de 1,03, cercano al 1,1. Este inversor es uno de los más modernos del mercado y cuenta con una alta efectividad para su rango de potencia (97,7% de efectividad europea). Por otra parte, este inversor trabaja muy bien en las condiciones de temperaturas y humedad típicas de Sevilla. Además, presenta connexion Bluetooth y se puede controlar mediante una APP, lo que facilita su control remoto 5.1.3 Elementos auxiliaries  Estructuras Para la fijacion de los paneles se utilizarán estructuras de aluminio. Dicha estructura estan formadas por triángulos atornillados al suelo sobre los que se disponen los largeros en los que se encuentran atornillados los módulos fotovoltaicos. Estas estructuras deben cumplir la normativa europea del viento y de tornilleria. El precio de la estructura es de 30 euros por módulos fotovoltaico. El tamaño de la estructura variará según el número de panales de la fila. A continuación, se adjunta una ilustración con el esquema de la estructura. Ilustración 68:SUN2000-90KTL-H1. (Fuente: Huawei) Ilustración 69: Inversor de 6 kW (Fuente: Huawei) 57 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Ilustración 70: Estructura paneles solares (Fuente AutoSolar)  Material eléctrico Cableado El software de Helioscope nos indica el cableado necesario para conectar las placas y los inversores de nuestra instalación, es necesario 437,1 metros de cable unifilar de 10mm2 de cobre tanto para el polo positivo como el negativo. Para ello se utilizará el cable unifilar 100mm2 Solar ZZ-F Rojo y su similar en Negro. Dicho cable está diseñado paro la conexión entre paneles y de estos al inversor. El conductor es de cobre electrolítico estañado, clase 5 (flexible) que cumple con las normas UNE-EN 60228 e IEC 60228 con aislamiento de goma y cubierta libre de halógenos. Se necesitan por tanto 438 metros lineales de cada color con un precio de 2 € el metro lineal. Por tanto, se estima en unos 1.752 euros el gasto en cableado de continua. Cable de 10 mm2 de varios colores que conecta la salida del inersor con la entrada a las protecciones de alterna y al cuadro general. Para ello se utilizará un cable de manguera formado por los conductores necesarios. El precio de este es 3 euros el metro lineal y se necesitan 130 metros, por lo que su precio estimado será de 390 euros. Fusibles Usaremos fusibles en cada hilera para evitar que las corrientes inversas dañen el inversor, la intensidad nominal de estos fusibles dependen de la del panel fotovoltaico y del número de módulos que tienen en serie las hileras de cada sector. Ilustración 71: cableado de la instalación Fotovoltaica (Fuente AutoSolar) Instalación Fotovoltaica 64 64 Time stamp Electricity bill without system | ($) Electricity bill with system | ($) After-tax cash flow | ($) Cumulative discounted payback | ($) 1 0 0 0 -80539.4 2 210823 198193 5487.14 -69337.8 3 215039 202222 5646.76 -58729.7 4 219340 206331 5808.61 -48683.8 5 223727 210524 5972.73 -39170.3 6 228201 214802 6139.15 -30160.9 7 232765 219167 6307.88 -21629.1 8 237421 223619 6478.98 -13549.5 9 242169 228162 6652.46 -5898.2 10 247012 232797 6828.36 1347.49 11 251953 237525 7006.72 8209.04 12 256992 242349 7187.56 14706.8 13 262132 247271 7370.93 20860 14 267374 252292 7556.85 26687 15 272722 257415 7745.36 32204.9 16 278176 262641 7936.49 37430.2 17 283740 267973 8130.28 42378.3 18 289414 273413 8326.77 47064 19 295203 278963 8525.99 51501.2 20 301107 284625 8727.97 55702.9 21 307129 290402 8932.77 59681.7 22 313271 296295 9140.4 63449.5 23 319537 302308 9350.92 67017.3 24 325928 308442 9564.36 70395.8 25 332446 314700 9780.76 73594.9 26 339095 321084 10000.2 76624.3 Tabla 39: Resumen de parámetros económicos de la instalación Fotovoltaica (Fuente SAM) 65 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) 6 REFORMA DE LA LUMINARIA En este apartado se realizará una adecuación de la actual luminaria a las nuevas tendencias. Actualmente la iluminación es prácticamente fluorescente en su totalidad. El objetivo es la sustitución de estas por LED, con esto se consige una disminución de la carga interna provocada por la iluminación, favoreciendo una reducción de la demanda de refrigeración, una disminución en la factura eléctrica y un menor gasto de conservación, ya que estas tienen una mayor vida útil. Aunque en contra, está el factor de la inversión inicial, ya que el coste de la luminaria LED es mayor. Esta mejora, se basará en una sustitución LED por fluorescente, por lo que no se realizará una optimización completa del sistema de iluminación, sino que se hará una adecuación de la actual luminaria a dicha tecnología. Cabe destacar, que debido a que el destino de este edificio es albergar laboratorios y oficinas, la necesidad de iluminación es alta para evitar los esfuerzos oculares cuando los especialistas pasen horas dentro del edificio. La calificación inicial de la luminaria es C con un consumo de 36,37 kWh/m2año, se puede observar, por tanto, que la iluminación inicial no es demasiado deficiente. A pesar de ello, como se verá a continuación, tiene margen de mejora. En este edificio nos encontramos una iluminación variada, a pesar de ello se focalizará en la sustitución de los cuatro tipos de luminaria principales: o Luminaria empotrada con tubo fluorescente T5 de 1x49w/840 con balastro electrónico. o Luminaria empotrada con tubo fluorescente T5 de 4x14w/840 con balastro electrónico. o Luminaria estanca fluorescente 2x28w con balastro electrónico. o Aplique con tubo fluorescente T5 de 1x39w/840 con balastro electrónico. Dicha luminaria será sustituida respectivamente por: o Luminaria empotrada con tubo led T5 de 1x26w o Luminaria empotrada con tubo led T5 de 4x8w o Luminaria estanca led 1x36w o Aplique con tubo led T5 de 1x18w Esta sustitución supone una disminución importante en la carga producida por iluminación, que se resume en las siguientes tablas: ESPACIO PLANTA POTENCIA DE ILUMINACIÓN ORIGINAL (kW) POTENCIA DE ILUMINACIÓN MODIFICADA (kW) P01 Semisótano 0,672 0,432 P02 Semisótano 1,512 0,972 P03 Semisótano 0,336 0,216 P04 Semisótano 1,12 0,756 P05 Semisótano 1,5 1,02 P06 Semisótano 0,56 0,36 P07 Semisótano 0,336 0,216 P08 Semisótano 2,16 1,492 P09 Semisótano 0,44 0,32 P10 Semisótano 0,36 0,216 P11 Semisótano 0,49 0,49 P12 Semisótano 2,032 1,79 P13 Semisótano 1,004 0,736 P14 Semisótano 1,94 1,024 P15 Semisótano 0,504 0,324 ESPACIO PLANTA POTENCIA DE ILUMINACIÓN ORIGINAL (kW) POTENCIA DE ILUMINACIÓN MODIFICADA (kW) P01 Sótano 0,246 0,144 P02 Sótano 0,28 0,18 P03 Sótano 0,336 0,216 P04 Sótano 0,28 0,18 P05 Sótano 0,168 0,108 P06 Sótano 3,136 2,016 P07 Sótano 0,392 0,252 P08 Sótano 0,28 0,18 P09 Sótano 1,568 1,008 Tabla 41:Modificación en la iluminación del sótano Tabla 40 Modificación en la iluminación del semisótano Reforma de la luminaria 66 66 Tabla 42: Modificación en la iluminación de la planta baja Tabla 43: Modificación en la iluminación de la primera, segunda y tercera planta Con dicha sustitución, el gasto energético pasa de 140,764 kW a 98,033 kW, suponiendo una disminución de un 30,36% de dicho gasto y de la carga de iluminación del edificio. A continuación, se realizará un análisis económico para estudiar si es conveniente dicho gasto. Para ello, se hará una serie de hipótesis simplificativas. 1. El precio de la electricidad en 0,12 €/kWh sin iva ni impuestos. (Suponemos este valor ya que es variable según la hora y el mercado eléctrico) 2. El impuesto eléctrico con un factor 1,0511 3. El impuesto sobre el valor añadido (IVA) con un factor de 1,21 4. Uso 12 horas diarias durante 5 días a la semana resultando un total de 60 horas semanales. 5. Sólo se tendrá en cuenta el ahorro en la factura eléctrica. Sin embargo, como ya se ha comentado la modificación de las cargas térmicas provocaría una disminución del consumo que sería beneficioso en nuestro caso, por lo que el periodo de amortización será menor. 6. Los precios de la luminaria han sido obtenidos de tiendas online. Se ha cogido el precio base, pero debido a las cantidades necesarias, se aplicarían descuentos, obviados en el cálculo, que disminuiría el tiempo de amortización. En la tabla 44, se muestran los datos económicos de dicha inversión. Se puede observar como el coste inicial de la luminaria LED es elevado si lo comparamos con las fluorescente. Sin embargo, se produce un gran ahorro en la factura eléctrica que se estima en 20.763,77€ que teniendo en cuenta el mayor coste inicial de la luminaria tendríamos un ahorro neto de 17.473,07 €. Comparando el ahorro en la factura con la inversión inicial, la amortización de esta se producirá en 4 años y debido a la gran vida útil de dicha luminaria (16 años con el uso actual), esta sustitución es muy recomendable debido al rápido retorno de la inversión. ESPACIO PLANTA POTENCIA DE ILUMINACIÓN ORIGINAL (kW) POTENCIA DE ILUMINACIÓN MODIFICADA (kW) P01 P. baja 2,27 1,276 P02 P. baja 0,616 0,36 P03 P. baja 1,078 0,66 P04 P. baja 3,966 3,966 P05 P. baja 1,288 0,736 P06 P. baja 0,784 0,504 P07 P. baja 2,798 1,96 P08 P. baja 0,612 0,372 P09 P. baja 2,351 1,346 P10 P. baja 0,5 0,308 P11 P. baja 0,896 0,524 P12 P. baja 0,784 0,448 P13 P. baja 1,68 0,96 P14 P. baja 0,728 0,416 P15 P. baja 0,584 0,512 P16 P. baja 7,776 7,776 P17 P. baja 2,048 1,207 P18 P. baja 0,3 0,3 ESPACIO PLANTA POTENCIA DE ILUMINACIÓN ORIGINAL (kW) POTENCIA DE ILUMINACIÓN MODIFICADA (kW) P01 P. 1ª, 2ª, 3ª 3,227 1,822 P02 P. 1ª, 2ª, 3ª 4,006 2,584 P03 P. 1ª, 2ª, 3ª 0,336 0,192 P04 P. 1ª, 2ª, 3ª 2,24 2,24 P05 P. 1ª, 2ª, 3ª 0,112 0,064 P06 P. 1ª, 2ª, 3ª 0,336 0,192 P07 P. 1ª, 2ª, 3ª 2,455 2,294 P08 P. 1ª, 2ª, 3ª 1,512 0,864 P09 P. 1ª, 2ª, 3ª 4,375 2,75 P10 P. 1ª, 2ª, 3ª 1,292 1,292 P11 P. 1ª, 2ª, 3ª 1,512 0,864 P12 P. 1ª, 2ª, 3ª 1,344 0,768 P13 P. 1ª, 2ª, 3ª 0,864 0,72 P14 P. 1ª, 2ª, 3ª 1,96 1,12 P15 P. 1ª, 2ª, 3ª 2,1 1,192 P16 P. 1ª, 2ª, 3ª 1,12 0,64 P17 P. 1ª, 2ª, 3ª 0,56 0,32 67 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Tras introducirlo en la Herramienta unificada Lider-Calener podemos ver como la iluminación a pasado de 36,37 kWh/m2año a 22,76 kWh/m2año lo que supone una disminución en un 37% de dicho consumo. Esto valor concuerda con la disminución en el gasto energético provocado por la modificación. A pesar de ello, el indicador se mantiene en C, esto es debido a que el uso del edificio requiere una muy buena iluminación y necesaria para poder realizar las tareas para lo que ha sido construido. Por lo tanto, aunque se produce una reducción importante de la energía utilizada unido a un beneficio económico a corto plazo gracias a la rápida amortización. LUMINARIA ORIGINAL LUMINARIA EMPOTRADA CON TUBO FLUORESCENTE T5 DE 1x49W/840 CON BALASTRO ELECTRÓNICO LUMINARIA EMPOTRADA CON TUBO FLUORESCENTE T5 DE 4x14W/840 CON BALASTRO ELECTRÓNICO LUMINARIA ESTANCA FLUORESCENTE 2x28W CON BALASTRO ELECTRÓNICO APLIQUE CON TUBO FLUORESCENTE T5 DE 1x39W/840 CON BALASTRO ELECTRÓNICO LUMINARIA NUEVA LUMINARIA EMPOTRADA CON TUBO LED T5 DE 1x26W LUMINARIA EMPOTRADA CON TUBO LED T5 DE 4x8W LUMINARIA ESTANCA LED 1x36W APLIQUE CON TUBO LED T5 DE 1x18W CANTIDAD 542 1017 297 32 TE PRECIO (euros) 3,22 € 10,80 € 5,76 € 4,33 € CEN VIDA ÚTIL (horas) 30000 24000 24000 30000 RES COSTE LUMINARIA ANUAL (euros) 0,34 € 1,41 € 0,75 € 0,45 € UO COSTE ANUAL DE LA ENERGÍA (euros) 23,40 € 26,74 € 26,74 € 18,62 € FL COSTE ANUAL TOTAL (euros) 23,73 € 28,15 € 27,49 € 19,07 € PRECIO (euros) 28,98 € 59,16 € 19,95 € 11,85 € D VIDA ÚTIL (horas) 50000 50000 50000 50000 E COSTE ANUAL (euros) 1,81 € 3,70 € 1,25 € 0,74 € L COSTE ANUAL DE LA ENERGÍA (euros) 12,41 € 15,28 € 17,19 € 8,59 € COSTE ANUAL TOTAL (euros) 14,23 € 18,98 € 18,44 € 9,34 € RO ENERGÍA (W) 12466 24408 5940 672 OR FACTURA ELÉCTRICA ANUAL (euros) 5.952,29 € 11.654,37 € 2.836,24 € 320,87 € AH TOTAL (EUROS) 5.151,47 € 9.321,51 € 2.688,50 € 311,59 € AHORRO TOTAL ANUAL (euros) 17.473,07 € INVERSIÓN INICIAL (euros) 82.177,23 € Tabla 44: Tabla resumen de los cálculos necesarios para estimar el ahorro provocado por la sustitución Valoración intermedia de las reformas 68 68 7 VALORACIÓN INTERMEDIA DE LAS REFORMAS n este apartado se realizará una valoración intermedia de la situación de la rehabilitación previa a optimizar el sistema de climatización tras introducir las medidas de: reforma de la envolvente, sistema solar térmico y fotovoltaico y la sustitución de la luminaria del edificio. Introducción de datos en la HULC  Introducción del sistema fotovoltaico Para introducir este sistema, se sigue la siguiente ruta: Datos generales  Producción de energía, donde debemos introducir los datos obtenidos con el software de HELIOSCOPE: o Potencia renovable instalada  102 kW o Irradiación Solar Diaria media anual [kWh/m^2·dia] o Valores mensuales de la producción de energía eléctrica a partir de una fuente de energía renovable (kWh) Ilustración 80: Introducción de la instalación fotovoltaica  Introducción del sistema solar térmico Para introducir este sistema, se sigue la siguiente ruta: Datos generales  Producción de energía donde se introduce los datos obtenidos con el software de CHEQ4. Para esta instalación debemos introducir los valores mensuales de la producción de energía térmica a partir de una fuente de energía renovable (kWh). Además, se debe introducir el promedio anual de consumo de ACS en litros/día del edificio para posteriormente calcular automáticamente el porcentaje de demanda cubierta. Ilustración 81: Introducción de la instalación solar térmica 1 Ilustración 82: Introducción de la instalación solar térmica 2 E 69 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA)  Introducción de la nueva iluminación Para introducir la nueva luminaria, se entra en la pestaña visualización del edificio  condiciones operacionales y se modifica para cada uno de los espacios la potencia de iluminación conforme las tablas 40-43. Tras introducir todos los sistemas en la herramienta unificada, se realiza un estudio de los avances conseguido y el ahorro que provocaría. Para ello en primer lugar, se analizará el coste total de las reformas llevadas hasta ahora REFORMA ENVOLVENTE (incluye control solar) FOTOVOLTAICA SOLAR TËRMICA LUMINARIA TOTAL COSTE 466.003,55 € 80.539,4 € 19.928,6 € 82.177,23 € 648.648,78 € Tabla 45: Coste de las rehabilitaciones 1 A continuación, se realizará un análisis económico-energético del conjunto de las rehabilitaciones a partir de la comparación de los datos obtenidos por la herramienta unificada. Cabe destacar que en los respectivos apartados ya se ha realizado la justificación, ya sea económica o para cumplir el código técnico de las diferentes rehabilitaciones, pero este apartado se centrará en el conjunto de las medidas descritas hasta este punto. Respecto a la demanda energética del edificio, se ha visto modificada por el hecho de cambiar la luminaria lo que ha provocado un aumento de la demanda de calefacción y una dismiución en la de refrigeración debido al hecho de disminuir la carga interna de los espacios debido al uso de luminaria LED, la cual es más eficiente que la actualmente instalada. Ilustración 84: Demanda de climatización tras modificaciones (Fuente: HULC) Ilustración 85: Demanda de climatización antes de las modificaciones (Fuente: HULC) Se observa como se ha reducido en un 36,24% la demanda de calefacción de nuestro edificio pasando de una calificación E a una B. Por otro lado, la demanda de refrigeración diminuye en un 39,08%. Esto se traduce en un ahorro energético por la demanda de climatización de 21,9 kWh/m^2·año que se traduce en un ahorro anual de 490.199,307 kWh/año. Por otro lado, las emisiones tambien presenta una reducción considerable pasando de 20,91 kgCO2/m^2·año a 17,28 kgCO2/m^2·año lo que se traduce en una reducción de un 17,36% de las emisiones contaminantes gracias Ilustración 83: modificación luminaria HULC Valoración intermedia de las reformas 70 70 principalmente a la disminución de las emisiones en iluminación y la reducción de la demanda de calefacción. Ilustración 86: Emisiones tras las modificaciones (Fuente: HULC) Ilustración 87: Emisiones antes de las modificaciones (Fuente: HULC) A continuación, se mostrará la nueva calificación energética del edificio e consumo de energía primaria no renovable. Ilustración 88: Consumo de energía primaria no renovable tras modificaciones(Fuente: HULC) Ilustración 89: Consumo de energía primaria no renovable antes de las modificaciones(Fuente: HULC) 71 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Comparando ambas situaciones podemos ver una reducción de 21,46 kWh/m^2·año que se traduce en 480.350,5538 kWh/año con las hipótesis económicas realizadas en el apartado de reforma de luminaria (PAG 60), estas modificaciones se traducen en un ahorro anual en electricidad de 73.311€/anuales frente a la inversión inicial de 648.648,78€. Por lo tanto, si calculamos el Payback de dicha inversión, obtenemos la siguiente gráfica (ilustración 90) la cual se ha realizado con un interés del 5% y una inflación del 2%. Ilustración 90: Payback de las rehabilitaciones iniciales Se puede observar que la recuperación del capital invertido se da para los 10 años frente a los 20 años de vida útil que suelen tener estas instalaciones, por lo que se puede ver que es una inversión de buena rentabilidad que nos proporcionará unos beneficios estimados de 447.989€ al final de su vida útil. Lo que justifica la necesidad de realizar las reformas hasta aquí vista para este edificio terciario. -800000 -600000 -400000 -200000 0 200000 400000 600000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 € Años RETORNO DE LA INVERSIÓN INTERMEDIA Retorno de la inversión Flujos de caja Optimización del Sistema de Climatización 72 72 8 OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN oy en día, el elevado coste monetario y ambiental de la energía suponen los motivos principales para reducir el consumo energético. En edificios terciarios, una gran parte del consumo viene del sistema de climatización, ya que se debe garantizar unas condiciones óptimas independientemente de las condiciones. Por otra parte, la falta de inversión e incluso de conocimiento provoca que se desperdicien grandes flujos de calor sin considerar formas de recuperarlo. Es importante destacar, que a pesar de que el sistema de climatización de este edificio es bastante eficiente ya que el principal defecto lo tenía en la envolvente, siempre podemos encontrar mejoras gracias a los avances tecnológicos. Estos serán convenientes implementar cuando suponga un ahorro importante en la factura eléctrica. Analizando dicha instalación, se puede ver que carece de un sistema óptimo para recuperar el calor que se extrae del edificio. Por ello, en este apartado, mejoraremos este sistema de recuperación con la introducción de los dos sistemas más populares para ello: Recuperacion de calor y free-cooling. Las implementaciones de estos se realizarán en la unidad de aire primario y las tres climatizadoras (salón de actos, centro de biología molecular y centro celular) sumando un total de 142.245 m^3/h de aire a tratar. Los recuperadores de calor del aire de extracción permiten mantener una correcta calidad del aire interior sin penalizar energéticamente los sistemas de adeuación higrotérmica del aire impulsado a los locales. Este sistema nos permite utilizar el calor sensible y latente residual consiguiendo:  Reducir la central energética  Reducir el consumo de energía de funcionamiento (costes de operación) De este segundo punto es del que nos beneficiaremos en esta rehabilitación ya que los equipos se mantendrán, puestos que no necesitan ser cambiados. Según la instrucción técnica 1.2.4.5.2 del RITE, 1. En los sistemas de climatización de los edificios en los que el caudal de aire expulsado al exterior, por medios mecánicos, sea superior a 0,5 m3 /s, se recuperará la energía del aire expulsado. 2. Sobre el lado del aire de extracción se instalará un aparato de enfriamiento adiabático. 3. Las eficiencias mínimas en calor sensible sobre el aire exterior (%) y las pérdidas de presión máximas (Pa) en función del caudal de aire exterior (m3 /s) y de las horas anuales de funcionamiento del sistema deben ser como mínimo las indicadas en la tabla 46: Tabla 46: eficiencias mínimas y pérdidas de presión máximas (Fuente RITE) H Horas de funcionamiento anuales Caudal de aire exterior (m^3/s) >0,5…1,5 >1,5…3,0 >3,0…6,0 >6,0…12 >12 % Pa % Pa % Pa % Pa % Pa <2000 40 100 44 120 47 140 55 160 60 180 2000 a 4000 44 140 47 160 52 180 58 200 64 220 4000 a 6000 47 160 50 180 55 200 64 220 70 240 >6000 50 180 55 200 60 220 70 240 75 260 73 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) En general, los equipos de recuperación de calor residual son intercambiadores más o menos complejos. Por ello, la energía recuperada de la extracción es mayor cuanto mayores son los caudales, el número de horas de funcionamiento y una estación de verano con alta temperatura de bulbo seco y una invernal con un elevado número de grados-dias. Lo que hace que a priori esta solución sea una muy buena opción para nuestro edificio. Sin embargo, antes de integrarlo debemos seguir las recomendaciones dadas por el RITE. -Antes de diseñar un sistema de recuperación de calor a priori debe analizarse si es posible evitar consumir previamente la energía que se va a recuperar. En nuestro caso, ya que el sistema está dado y los equipos instaladados solo estaróa esta opción o el rediseño completo de la instalación. -Al estudiar un sistema de recuperación de calor debe valorarse económicamente el ahorro producido y contrastarlo con el costo de la inversión que puede requerir. -Estudiar los puntos donde se puede recuperar y los puntos de consumo. En nuestro caso el aprovechamiento se realizará en la corriente de aire exterior. -Estimar las emisiones de CO2 evitadas en ese sistema completo. -Si existe free-cooling se debe by-pasear el recuperador cuando el enfriamiento gratuito de aire exterior esté activo. Para valorar las emisiones y análisis económico usaremos la HULC. De entre los diversos tipos de recuperadores de calor, se elige una unidad de recuperación entálpica que nos permita aprovechar la energía sensible y latente del aire de extracción, lo que nos permite obtener un mayor rendimiento. Para ello usaremos 10 unidades de recuperación de la marca TECNA modelo CFR-HERS 1450. Estas se diferencian por tener una doble recuperación de la energía, con una primera etapa mediante recuperación sensible, en combinación con un sistema de pre-refrigeración adiabático indirecto del aire exterior de verano, que contribuye a reducir la potencia instalada. Ilustración 92; Esquema CFR-HERS (Fuente Tecna) Dicho modelo presenta un caudal nominal 14500 m^3/h aunque se puede mover en un rango entre 12000 y 17000 m^3/h, esto implica la instalación de 10 equipos para mover el caudal de aire a tratar. Por otra parte, cabe destacar que el mayor requirimiento de aire se da por la unidad de aire primario, por ello cargaremos toda la carga de estos a su red de impulsión al introducirlo en la herramienta unificada. En el catálogo del equipo se puede encontrar la información sobre medidas, rendimiento y la perdida de presión. Este equipo, cuenta con cuadro eléctrico interno para la gestión de las cargas; sondas de temperatura NTC en ambos circuitos de aire; control electrónico de microprocesador para la gestión automática de la temperatura del Ilustración 91: esquema recumeracion de energía (fuente: guía técnica ahorro y recuperación de energía en instalaciones de climatización) Conclusiones 80 80 Ilustración 104: Distribución consumo energía final Estas gráficas demuestran como la reforma ha tenido mucha influencia en el consumo de refrigeración ya que su porcentaje se reduce drásticamente, mientras que ha tenido menos influencia en la calefacción, sin embargo, las reformas en la envolvente y en el sistema de climatización afectan a las dos por igual. La razón se debe a que la disminución del consumo en iluminación hace que las cargas internas disminuyan provocando una menor demanda de refrigeración y actuando de forma inversa con la calefacción ya que se necesita más consumo de esta. Se puede ver además que la iluminación tiene prácticamente la misma influencia en los dos casos. Tras analizar los cambios en los consumos y emisiones y estudiar las razones de estos cambios, se pasará a analizar la inversión en términos económicos. Comparando ambos consumos totales anuales, se produce una reducción de 49,8 kWh/m^2-año que teniendo en cuenta los metros cuadrados de superficie se estaría hablando de 1.114.698,3 kWh/año, con las hipótesis económicas realizadas en el apartado de reforma de luminaria (PAG 60), estas modificaciones se traducen en un ahorro anual en electricidad de 170.125€/anuales frente a la inversión inicial de 968.008€. Para estos cálculos supondremos un interés de 5% y una inflación de 2%. Ilustración 105: retorno de la inversión Se puede ver gracias a la grafica 105 que esta rehabilitación es muy rentable además de ser necesaria, ya que es un edificio público y dedicado a la innovación siendo una de sus premisas estar en la cresta de la tecnología. Por CALEFACCIÓN FINAL ACS FINAL REFRIGERACI ÓN FINAL ILUMINACION FINAL DISTRIBUCIÓN CONSUMO ENERGÍA FINAL -1500000 -1000000 -500000 0 500000 1000000 1500000 2000000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 € AÑOS RETORNO DE LA INVERSIÓN Retorno de la inversion Flujos de caja 81 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) otro lado, la disminución de las emisiones completa las ventajas de realizar esta reforma. Durante la realización de esta rehabiliación se ha intentado no inutilizar el edificio en ningún momento. Con las reformas propuestas, se puede hacer uso continuado del edificio durante todo momento ya que solo puede haber molestias por el ruido de las reformas, pero no se inabilitará ningún espacio habitable. Finalmente se mostrará un extracto de la certificación energética final del edificio. La certificación, junto con la verificación final se mostrarán completas en los documentos anexos. Ilustración 106: Calificación energética del edificio en emisiones Ilustración 107:Calificación energética del edificio en consumo de energía primaria no renovable. Para conseguir la calificación A en ambos apartados se propondría la compra de terreno anexo al edificio ya que este terreno no esta construido, con el objetivo de instalar otro campo solar fotovoltaico, que permita abastecer al edificio, ya que el espacio disponible en la cubierta está limitado por su superficie y por la necesidad de colocar máquinas en él. Anejos 82 82 ANEJOS CERTIFICACIÓN 83 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Anejos 84 84 85 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Anejos 86 86 87 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Anejos 88 88 89 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Anejos 96 96 97 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Anejos 98 98 99 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Anejos 100 100 101 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Anejos 102 102 VERIFICACIÓN 103 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Anejos 104 104 105 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Anejos 112 112 113 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Anejos 114 114 115 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Anejos 116 116 117 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Anejos 118 118 119 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Anejos 120 120 121 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Anejos 128 128 INFORME ACS 129 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Anejos 130 130 INFORME FOTOVOLTAICA 131 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Anejos 132 132 133 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) Anejos 134 134 135 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA) (Ministerio de Fomento del Gobierno de España, 2018)(Edificación, 2014)(Tobergte & Curtis, 2013)(IDAE, 2019)(IDAE, 2007)(Asociación Solar de la Industria Térmica (ASIT), 2020)(Idae, n.d.)(Asociación Técnica Española de Climatización y Refrigeración (ATECYR), 2007)(Perovic et al., 2008a)(Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía, 2008)(IDAE, 2008)(Perovic et al., 2008c)(Perovic et al., 2008b)(Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía & IDAE, 2019)(Diseño y Mantenimiento de Instalaciones de Energía Solar Fotovoltaica, 2019)(Ministerio de Fomento (España), 2019)(IDAE, 2012)(ATECYR, 2010)(Ministerio de Fomento, 2019)(Reformas, n.d.)(Breva, 2015)(Dámaso Hornero, n.d.)(D. Guillermo Sánchez Gil, 2008)(Folsom Labs, n.d.)(IDAE, n.d.)(Innovación, n.d.)(NREL, n.d.) Anejos 136 136 SELECCIÓN DE EQUIPOS 137 REHABILITACIÓN OPTIMIZADA DE EDIFICIO TERCIARIO: EDIFICIO PRINCIPAL DEL INSTITUTO DE LA GRASA (SEVILLA)