Download Proyecto Modelo 10 / España Recolección de Datos a partir de los

Collecting Data from Energy Certification
to Monitor Performance Indicators
for New and Existing buildings
Proyecto Modelo 10 / España
Recolección de Datos a partir de los certificados energéticos de los edificios generados por la herramienta
oficial española de certificación :
CALENER_VYP
– Summary Report –
Ecofys SL
Barcelona, España
Marzo 2008
with the support of
Coordinator:
Contract N°: EIE/05/097
Institut Wohnen und Umwelt, Darmstadt / Germany
Project duration: Jan 2006 - Dec 2008
The sole responsibility for the content of this publication lies with the authors.
It does not necessarily reflect the opinion of the European Communities.
The European Commission is not responsible for any use that may be made of the information contained therein.
-1-
Autores:
Cristian Paños
Publicado por
Ecofys S.L., Barcelona, Marzo 2008
Ecofys SL
-2-
Contenido
1
Sumario................................................................................................... 4
Objetivos del proyecto DATAMINE..........................................................................................4
Estado de la introducción en España de la Certificación energética de Edificio.......................4
El Proyecto modelo de DATAMINE en España .......................................................................5
Resultados principales del análisis de los datos......................................................................6
2
Conclusiones ......................................................................................... 8
3
Descripción del Proyecto Modelo Español ........................................ 10
4
3.1
Objetivos y actores principales ................................................................................10
3.2
Método de recolección de datos ..............................................................................12
Análisis de los datos ........................................................................... 15
4.1
Estadísticas generales ..............................................................................................15
4.2 Envolvente térmica del edificio ................................................................................18
Calidad de la envolvente térmica del edificio.........................................................................18
Media de los valores de U de los elementos de la envolvente térmica del edificio. ...............19
4.3 Demanda de energía útil para climatización de espacios.......................................23
Demanda energética de edificios – Tests de verificación ......................................................27
4.4 Sistemas de climatización ........................................................................................28
Estadísticas de sistemas de climatización principales ...........................................................28
Sistemas de preparación de agua caliente sanitaria..............................................................29
Los sistemas de preparación de agua caliente sanitaria presentan similares niveles de
rendimiento o eficiencia energética para los distintos tipos de edificios.................................29
4.5
Eficiencia Energética total de los edificios..............................................................34
4.6
Resultados finales.....................................................................................................35
5
Conclusiones ....................................................................................... 36
6
Apéndice............................................................................................... 39
Variables compuestas utilizadas para el análisis...................................................................39
-3-
1 Sumario
Objetivos del proyecto DATAMINE
El punto de partida del proyecto DATAMINE es el hecho de que tanto el estado del parque de edificios en Europa como los procesos actuales de renovación del mismo no están aún muy bien documentados. Este vacío de información puede ser visto como un gran obstáculo para la elaboración de “acciones a medida” para reducir el consumo de energía. El objetivo de DATAMINE es
usar certificados de eficiencia energética como una fuente de datos para la monitorización del
parque edificado. Dada la gran variedad de edificios, los diferentes tipos de certificados en Europa
y los diferentes grados de implementación de la EPBD (Directiva sobre Eficiencia Energético de
Edificios) a nivel estatal, un sistema general de monitorización sólo puede ser implementado a
largo plazo. La finalidad de DATAMINE es adquirir experiencias básicas de recolección y análisis
de datos a un nivel práctico y elaborar conclusiones para el establecimiento de sistemas de monitorización armonizado.
Por esta razón, se llevan a cabo “Proyectos Modelo” en doce países miembros de la Unión Europea. En cada proyecto modelo la recolección de datos y la monitorización a través de certificados
de eficiencia energética son probadas a pequeña escala. Cada proyecto modelo posee un diseño
individual de acuerdo al uso del edificio y el tipo de certificación requerida así como los métodos
de recolección de datos y los grupos objetivo de monitorización (depende del enfoque de los actores involucrados). Por consiguiente, cada proyecto modelo considera las diferentes certificaciones
y actividades de recolección de datos
Las experiencias y evaluaciones realizadas en el Proyecto Modelo Español han sido descritas en
este informe (también disponible en inglés). Existen informes similares de otros proyectos modelo
DATAMINE, los cuales muestran tanto conceptos como resultados concretos de cada país. En el
informe DATAMINE Synthesis Report SR2 “Data Collection from Energy Certificates – Experiences and Analysis” se presentan los resultados más relevantes derivados de todos los proyectos
modelo.
Los actores clave del proyecto son aquellos entes que juegan un papel a nivel regional o local,
quienes son responsables de la implementación y el control de la directiva EPBD. Ellos son mayoritariamente: comunidades autónomas, municipios, agencias de energía y asociaciones de arquitectos e ingenieros.
Ecofys, desde su departamento de eficiencia energética en edificación, trabaja desde hace tiempo
en la implementación de la directiva europea EPBD en España, dando soporte técnico y conocimiento a todas las partes implicadas en el proceso de Certificación energética de edificios (autoridades nacionales, regionales y locales)
Estado de la introducción en España de la Certificación energética de Edificio
El gobierno nacional mediante una nueva ley llamada “Real Decreto de Certificación Energética de
Edificios” ha establecido los requerimientos para nuevos edificios a nivel nacional, delegando la
implementación de dicha ley a las Comunidades Autónomas que habitualmente, juegan un papel
relevante en los procesos de construcción, explotación, renovación y mantenimiento del parque de
viviendas.
La nueva ley tiene carácter de obligatoriedad desde noviembre de 2007 para nuevos edificios,
residenciales y no residenciales. A pesar de haber definido los requerimientos, las metodologías a
seguir, y los órganos competentes responsables de su implementación, aún está por definir cómo
-4-
se realizará la validación, control y seguimiento del estado de las medidas adoptadas, así como el
régimen sancionador imprescindible para que el esquema de certificación sea una realidad a lo
largo del Estado Español.
Aún queda por definir la forma en que las autoridades españolas van a llevar a cabo la certificación energética de edificios existentes.
Fig. a:
Estado de la implantación en España de la Certificación energética de Edificios
Marco regulador fijado por el gobierno
si
Obligado Cumplimiento
Noviembre 2007
Implementación certificaciónEdificios nuevos*
Noviembre 2007
Edificios existentes
2008**
Asset Rating
Operational
Rating
Nueva obra
si
no
Existente
?
?
Nueva obra
si
no
Existente
?
?
Edificios Residenciales
Edificios NO Residenciales
*) Tanto residencial como NO residencial
**) Aún por confirmar por las autoridadess
El Proyecto modelo de DATAMINE en España
El modelo español de Datamine y sus resultados pretenden dar soporte y asistencia a las administraciones responsables de la implementación de la certificación de eficiencia energética de edificios, para que estén preparadas ante las dificultades y obstáculos a los que se deberán enfrentar,
estableciendo un marco estable para todos los actores implicados (usuarios finales y administraciones) para asegurar el éxito del proceso.
Los principales objetivos del proyecto Datamine en su modelo español son:
•
•
•
•
•
Visión general de la calidad o eficiencia energética de los edificios analizados.
Definición de los principales indicadores de eficiencia energética en edificios y su dependencia sobre otros factores y variables.
Creación de una base de datos donde guardar los resultados de la certificación, para ser
analizados a posteriori.
Análisis de la base de datos para proporcionar información estadística precisa que ayude
en los procesos de toma de decisiones en cuanto a la implementación de medidas de ahorro energético sobre el parque edificado español.
Recomendaciones para el desarrollo de un esquema de monitorización en base a los resultados obtenidos a partir de los certificados de eficiencia energética.
El proyecto Datamine está principalmente dirigido a aquellos entes públicos responsables de la
implementación del esquema de certificación energética de edificios, por lo que los actores clave
son las 17 Comunidades Autónomas.
-5-
Otros grupos que se pueden beneficiar del proyecto son las constructoras, empresas de rehabilitación y grandes promotoras inmobiliarias que pueden beneficiarse del hecho de gestionar todo su
stock de edificios desde el punto de vista de la eficiencia energética.
Métodos de adquisición de datos.
El primer paso del proyecto es definir cual es el método óptimo de adquisición de los datos a partir
de los certificados de eficiencia energética de los edificios. Dichas información, se deberá posteriormente trasferir a la base de datos Datamine de estructura común para todos los países de la
UE.
Se han analizados varios métodos de recolección de datos, y finalmente se ha optado por un método de adquisición automática de datos, para lo que Ecofys ha desarrollado una herramienta informática que, a partir de los archivos generados por la herramienta de certificación oficial
CALENER_VyP, extrae y transfiere la información y resultados de la certificación a la base de datos de Datamine.
Resultados principales del análisis de los datos
Para el proyecto modelo español, se ha analizado una muestra de 50 edificios simulados y certificados con la herramienta oficial CALENER_VyP. A pesar de que dicha herramienta ha sido diseñada especialmente para edificios nuevos, la mayoría de los edificios de la muestra son edificios
residenciales existentes.
Fig. b:
Estadísticas generales de la muestra de registros analizada
Número de edificios analizados
Tipo de certificado
Edificio entero
Partes del edificio
Apartamentos
Rating types
Sólo "asset rating"
Sólo "operational rating"
Ambos "asset" y "oper. Rating"
Usos energéticos considerados
Calefacción
Agua Caliente Sanitaria
Refrigeración
Iluminación
Otros
Tipos de USOS de los edificios
Edificios residenciales
Oficinas
Educación
higher education
Hospitales
Hoteles y restaurantes
Otros
Año Construcción aprox.
1900 o antes
desde 1901 a 1940
desde 1941 a 1980
desde 1981 a 2000
a partir de 2001
50
50
50
50
50
3
-
50
45
3
1
1
10
22
18
Después de encontrar los métodos que optimizan el tiempo para recopilar la información a partir
de la herramienta CALENER y transferirla a la base de datos, se analiza dicha base de datos con
la información centralizada obteniendo resultados y conclusiones sobre el conjunto de los edificios
certificados.
A continuación se presentan un conjunto de gráficos resultantes de los análisis que se pueden
realizar sobre la base de datos de estructura común Datamine.
-6-
A partir de esta base de datos, es posible realizar una monitorización del proceso de certificación.
Por ejemplo, el gráfico 1muestra la evolución de las emisiones de CO2 según el año de construcción del edificio. Dicho gráfico puede ser útil desde para evaluar el impacto real de las regulaciones establecidas por las administraciones.
Fig. 1:
Media de EMISIONES CO2 según el AÑO de CONSTRUCCIÓN
35,0
31,0
30,0
Kg CO2 por m2
25,6
23,6
25,0
19,8
20,0
15,0
10,0
6,0
5,0
0,0
<=1970
>1970
and
<=1980
>1980
and
<=1990
>1990
and
<=2005
>2005
Año de construcción aprox.
El gráfico a continuación aporta información sobre la cantidad de edificios certificados para cada
tipo distinto de edificio, junto con su distribución de clases energéticas.
Fig. 2:
Cantidad de edificios de cada uso, con la distribución de clases energética
CANTIDAD DE EDIFICIOS DE CADA CLASE SEGÚN USO EDIFICIO
45
RESULTADO
CERTIFICACIÓN
40
A
Nº EDIFICIOS
35
30
B
25
C
20
15
D
10
E
5
0
residential
single_family
sports
USO EDIFICIO
-7-
office
school
2 Conclusiones
El proyecto DATAMINE demuestra que es de vital importancia una gestión eficiente de los certificados de eficiencia energética de los edificios para conseguir el reto de implementar con éxito el
esquema de certificación en España.
Dicha gestión se fundamenta en tres principios esenciales:
1. Creación de una base de datos para depositar toda la información posible a partir de los
certificados de eficiencia energética de edificios nuevos.
2. Fijar un método para la recolección de certificados y la posterior transferencia de información a la base de datos, de forma automática para optimizar recursos (personal, tiempo).
3. Analizar la base de datos en base al estudio o la información que se desee obtener:
o
o
o
o
o
o
o
Seguimiento temporal del proceso
Monitorización (información instantánea)
Inspección y control de cada certificado
Detección de fraudes
Esquema de subvenciones
Planificación estrategias de ahorro
Evaluación del impacto de nuevas regulaciones
Es importante destacar que tanto la base de datos como el conjunto del proyecto Datamine, se ha
desarrollado de forma abierta para poder adaptarse tanto al inminente esquema de certificación de
edificios existentes, como a futuros cambios en las regulaciones nacionales.
Fig. 3:
Media de EMISIONES CO2 DE CADA CLASE SEGÚN USO EDIFICIO
40,0
RESULTADO
CERTIFICACIÓN
Kg de CO2 por m2
35,0
A
30,0
B
25,0
20,0
C
15,0
D
10,0
E
5,0
0,0
residential
single_family
sports
office
school
USO EDIFICIO
Se recomienda utilizar una base de datos de estructura predefinida similar a la del proyecto
DATAMINE pues su estructura estandarizada, permite realizar estudios de benchmarking sobre la
implementación de la certificación de eficiencia energética de edificios:
o
o
o
o
Presentar resultados sobre el estado de la implementación de la certificación utilizando una herramienta desarrollada a nivel europeo.
Comparación entre regiones de un mismo país.
Comparación entre diferentes países.
Comparación entre regiones de distintos países pero con condiciones climáticas
similares.
-8-
Éxito del proceso de seguimiento y monitorización
La posibilidad de realizar una recolección de datos automática para guardarlos en una base de
datos con toda la información centralizada del edificio y los resultados de la certificación, abre las
puertas a un posible proceso de seguimiento y monitorización de la certificación energética de
edificios por parte de los organismos competentes responsables a tal efecto (Comunidades Autónomas).
.
-9-
3 Descripción del Proyecto Modelo Español
3.1 Objetivos y actores principales
Ecofys, desde su departamento de eficiencia energética en edificación, trabaja desde hace tiempo
en la implementación de la directiva europea EPBD en España, dando soporte técnico y conocimiento a los actores implicados en el proceso de Certificación de eficiencia energética de edificios
(autoridades nacionales y locales).
Es sabido que una parte esencial para asegurar el éxito en la implantación de nuevas regulaciones, es realizar un seguimiento lo suficientemente exhaustivo que garantice que se están cumpliendo los requisitos establecidos por dicha regulación, o con otras palabras, una monitorización
del proceso.
El proyecto Datamine pretende dar un primer paso en dicha dirección, tratando de establecer un
marco estable para todos los actores implicados, desde los usuarios a las autoridades competentes en materia de certificación, que garantice el éxito del proceso.
El primer paso para ello, es obtener información de los edificios certificados, no sólo datos energéticos sino también información general del edificio.
Tan importante es obtener la información, como organizarla, estructurarla y guardarla de una forma práctica y eficiente que permita tener una total accesibilidad a la misma. De esta forma se facilitarán las futuras consultas, análisis y estudios sobre el conjunto de edificios analizados.
Para ello, cada uno de los países participantes en el proyecto, ha tratado de obtener información,
datos y resultados de los edificios a partir de los certificados de eficiencia energética de los mismos.
Posteriormente ha organizado dicha información en base a una estructura de datos común para
todos los países. De esta forma, se podrán realizar estudios comparativos no sólo entre los edificios de un mismo territorio, sino que gracias a ésta base de datos de estructura común, se podrá
realizar benchmarking o estudios comparativos entre distintas regiones o países.
A continuación, se presenta una relación de los principales objetivos y beneficios del proyecto Datamine para España. Gracias a su base de datos de estructura común, Datamine puede ofrecer
entre otros aspectos:
•
Visión general de la calidad o eficiencia energética de los edificios sometidos a estudio
•
Establecer cuáles son los principales indicadores de eficiencia energética en edificios, y
de qué factores dependen
•
Creación de una base de datos para realizar análisis de los indicadores de eficiencia
energética fundamentales en el entorno de la edificación
•
Información real y fiable para la toma de decisiones (Management) en cuanto a las medidas de ahorro energético que se deben realizar
•
Recomendaciones para desarrollar un esquema de seguimiento y monitorización de los
resultados de la certificación energética de edificios
- 10 -
Los actores principales a los que va dirigido el proyecto, son principalmente las autoridades administrativas responsables de implantar el proceso de certificación de eficiencia energética en edificios.
En el caso Español, desde el gobierno central y a través del IDAE, se han fijado unos mínimos en
cuanto a procesos y requisitos llamados “disposiciones básicas” a partir de las cuales cada comunidad autónoma debe acabar de definir y implantar el proceso de calificación energética, su
admisión al registro y la posterior certificación en fase proyecto y de edificio acabado.
Dichas directrices no especifican algunos aspectos esenciales para el éxito del proceso de certificación, como el seguimiento, la inspección o el control sobre el funcionamiento y desarrollo del
proceso.
Por ejemplo en Cataluña, el DMAH (Departament de Medi Ambient i Habitatge) junto con el
ICAEN (Institut Català de l’Energia), son los encargados de, a partir de las bases fijadas por el
gobierno central, desarrollar un modelo válido para la Certificación de eficiencia energética de edificios a lo largo del territorio catalán.
Una de las mayores dificultades o barreras del proceso, es que los responsables finales de la implantación del esquema, no han formado parte del desarrollo inicial de las herramientas o aplicaciones informáticas, por tanto su nivel de experiencia y “expertise” en la materia no es lo suficientemente profundo como para sacar conclusiones y futuras regulaciones que delimiten el marco
final del proceso de Certificación.
Por ello, las conclusiones resultantes del proyecto están dirigidas a los responsables de a las comunidades autónomas. Éstas serán las que liderarán el proceso de certificación de eficiencia energética de edificios. Datamine y sus resultados son un intento de dar soporte y asistencia a las
administraciones implicadas para anticiparse a las posibles barreras que se encontrarán a lo largo
del proceso.
Otro tipo de entes públicos que se puede beneficiar del proyecto Datamine, son las empresas públicas de vivienda y rehabilitación (ADIGSA en Cataluña o VISESA en el País Vasco), para las
cuales puede suponer una gran ventaja en cuanto a la gestión de su stock de edificios. Datamine
puede ayudar a establecer aquellas actuaciones y acciones en materia de rehabilitación que representan un mayor ahorro energético y de emisiones de gases de efecto invernadero.
Otros colectivos del ámbito privado que pueden aprovecharse a su vez del proyecto Datamine,
son promotoras, estudios de arquitectura y constructoras de cierta envergadura. El hecho de tener
centralizada toda la información de su stock de edificios, puede ser de gran ayuda desde el punto
de vista de la gestión o la “toma de decisiones“.
A modo de ejemplo, una promotora puede llegar a analizar el efecto de utilizar unos u otros materiales, sistemas constructivos o de climatización que sean más eficientes energéticamente, y evaluar su efecto sobre la certificación obtenida (ahorro en el consumo energético o en las emisiones
de CO2).
- 11 -
3.2 Método de recolección de datos
El primer objetivo del proyecto y que condiciona todo el proceso, es la recolección de datos a partir de los certificados de eficiencia energética de edificios, para su posterior transferencia a la base
de datos de Datamine.
Se han probado distintas opciones (recolección manual, automática…) para realizar dicha extracción de datos, y finalmente se han evaluado todas ellas en base a los siguientes criterios:
1. Tiempo necesario para la recolección de datos.
2. Calidad de los Indicadores Energéticos del edificio extraídos. Robustez y fiabilidad.
Se entiende por indicador energético:
o Letra de calificación: clasificación energética.
o Emisiones de CO2 totales, por calefacción, refrigeración y ACS
o Demanda energética del edificio total, de calefacción y de refrigeración
o Consumo de energía final total, de calefacción, de refrigeración y de ACS
3. Datos referentes a la caracterización del edificio, tales como:
o Dimensiones, nº de plantas, nº de pisos, superficie habitable…
4. Datos sobre la envolvente térmica del edificio
o Área de cada uno de los diferentes tipos de cerramientos: ventanas, paredes, forjados, cubiertas…
o Transmitancia térmica (U) de cada uno de los diferentes tipos de cerramientos…
5. Datos sobre los sistemas de climatización y ACS (agua caliente sanitaria)
o Información de sistemas generadores de calor (potencias, rendimiento...)
o Información de sistemas generadores de frío (potencia frigorífica, COP…)
Opciones para la recolección de datos
A continuación se muestran todas las opciones de recolección de datos analizadas y evaluadas en
baso a los cinco criterios citados anteriormente:
1) Recolección Manual a partir de la etiqueta de eficiencia energética de CALENER.
Consiste en leer la información a partir de la etiqueta de eficiencia energética obtenida como “output” del programa CALENER, y depositarla en los registros adecuados de la base de datos con estructura Datamine.
No supone mucho tiempo, aunque es muy superior a la recolección automática.
El problema de dicha opción, es que la información obtenida es muy pobre, pues
sólo se muestran algunos de los indicadores energéticos del edificio, quedando fuera de esta opción toda información referida a las características generales del edificio y sus sistemas.
Por tanto se desaconseja su aplicación, pues el único criterio que cumple es el segundo, y no plenamente.
- 12 -
2) Recolección Manual a partir del Informe resultado de la Certificación con CALENER.
Consiste en leer la información a partir del informe formato .pdf, obtenido como
“output” del programa CALENER, y depositarla en los registros adecuados de la
base de datos con estructura Datamine.
Dichos informes pueden llegar a tener más de 30 páginas para un edificio de tamaño normal, así que supone mucho tiempo todo el proceso de leer el informe, buscar
la información deseada y depositarla en la base de datos de estructura Datamine.
A parte, presenta problemas de robustez o fiabilidad, pues se introduce el error humano como variable del proceso.
A modo de ejemplo, si se quiere monitorizar 100 edificios extrayendo 50 variables
de cada uno, el usuario debería buscar y escribir 5000 variables a mano, lo que a
parte del ingente tiempo que supone, aumenta mucho la probabilidad de que se
produzca un error humano en algún punto del proceso de transferencia de información.
Por tanto, a pesar de que puede cumplir prácticamente con todos los criterios, el
tiempo y la fiabilidad son dos inconvenientes lo suficientemente importantes para
desaconsejar esta opción.
3) Recolección Automática a partir de los archivos INPUT de CALENER.
Se trata de obtener de forma automática información a partir de los archivos que se
generan al introducir el edificio en el programa oficial Calener_VYP, antes de realizar el proceso de simulación. No se tienen en cuenta los archivos con los resultados que se crean una vez simulado el edificio.
A continuación se transfieren los datos obtenidos a la base de datos con estructura
Datamine también de forma automática.
Esta opción representa una gran ventaja respecto a las anteriores en cuanto al
tiempo requerido y en cuanto a fiabilidad y robustez de los datos obtenidos.
El gran problema es que es una opción muy deficiente en cuanto al segundo criterio. Podemos obtener una gran cantidad de información general del edificio, de la
envolvente térmica del mismo, de los sistemas utilizados,…pero no tendremos los
resultados de la simulación, por tanto no se dispondrá de ningún indicador energético como la demanda energética, el consumo, las emisiones o incluso la clase energética del edificio.
4) Recolección Automática a partir de TODOS los archivos generados por CALENER.
Se trata de obtener de forma automática información a partir de todos los archivos
que se generan al introducir y simular el edificio en el programa oficial Calener_VYP. Posteriormente se transfiere toda esta información a la base de datos con
estructura Datamine también de forma automática.
En este caso el tiempo requerido es mínimo, la fiabilidad y robustez del proceso es
óptima, y la cantidad de datos y parámetros que se pueden extraer es máxima,
pues se puede disponer de información general del edificio, de la envolvente térmica, de los sistemas de climatización y lo más importante, de los principales indicadores energéticos tales como clase obtenida, demanda, consumos y emisiones de
CO2.
- 13 -
Algunas comunidades autónomas parece que han optado por una vía parecida a la 3, pues solicitan los archivos INPUT (de entrada de datos de CALENER) para al cabo de un tiempo, y después
de las comprobaciones y inspecciones pertinentes, validar la calificación y aceptar en el registro la
certificación en Fase Proyecto..
Como se ha comentado, los responsables de dicha validación se encontrarán con el problema de
no disponer de resultados, con lo que deberán simular de nuevo el edificio, lo que supone un aumento de tiempo crítico que hace inviable esta opción.
Por tanto la única opción que puede satisfacer todos los criterios es la recolección automática a
partir de TODOS los archivos CALENER.
Herramienta Ecofys
Para dar respuesta a las conclusiones anteriormente expuestas, Ecofys ha desarrollado una herramienta informática que permite la interacción entre los archivos CALENER y la base de datos
con formato común de Datamine.
Dicha herramienta es capaz de transferir la información de 50 edificios a la base de datos de Datamine en sólo unos minutos, de una forma rápida, fiable y robusta, al ser un proceso automático.
- 14 -
4 Análisis de los datos
4.1 Estadísticas generales
En este capítulo se resume información general sobre los edificios del proyecto, tales como el número de registros, la cantidad de variables analizadas por registro, el tipo de edificio así como su
utilización principal, etc.
Ecofys ha desarrollado una herramienta informática para transferir todos los datos obtenidos a
partir de la herramienta oficial de certificación CALENER_VYP, a una base de datos de estructura
definida i común para todos los países, en adelante nombrada como base de datos con estructura
Datamine, que consta de 255 campos predefinidos donde alojar toda la información resultante del
proceso de certificación de edificios.
Al tratarse de una base de datos de estructura común para todos los miembros de la Comunidad
Europea participantes en el proyecto, hay campos no utilizados según el modelo de cada país
principalmente porque no se puede obtener dichas variables su herramienta de certificación.
Fig. 4:
Cantidad de variables Datamine utilizadas
0
10
20
24
A. Datos del certificado energético
F. Parámetros básicos de "Operational Rating" 0
60
70
31
11
E. Calculos Demanda Energética (Asset Rating)
50
20
28
D. Información de los Sistemas
40
utilizados (total: 117)
no utilizados (total: 138)
9
17
C. Envolvente térmica del edificio
30
0
20
B. Información general del edificio
42
9
12
G. Resumen Consumo / GeneraciónSummary
H. Energía Primaria, CO2 y benchmarks
M P10 es
numero de variables
Secciones de la base de datos de DATAMINE
5
18
9
Tal y como se muestra en la figura 4, el Modelo Español utiliza aproximadamente un 50% del total
de las 255 variables posibles de la estructura común, para representar los datos más relevantes
de cada edificio certificado.
La principal razón es que el Modelo Español de Datamine sólo tiene en cuenta un valor por tipo de
elemento del edificio, de tal forma que en vez de disponer de varios elementos suelo, cubierta,
fachada…con sus respectivos valores de transmitancia (U en W/ºm2K), el Modelo Español sólo
usa un campo por tipo de elemento (cubiertas, ventanas, fachadas…) en el que se representa el
valor medio de la variable (U media de cada elemento, ponderada en función de la superficie de
cada tipo distinto).
Algo similar ocurre con los sistemas del edificio y sólo se considera el sistema principal de cada
tipo (calefacción, refrigeración y ACS), con lo que sólo se dispondrá de un único generador de
calor, otro de generación de frío y por último uno de generación de ACS.
El Modelo Español no presenta “Operational Rating” al no estar disponible información sobre consumos reales medidos de los edificios.
- 15 -
El esquema de certificación en España es de momento válido para edificios enteros y nuevos, con
lo que no es posible la obtención de información sobre apartamentos o partes del edificio.
Se muestra a continuación la cantidad de edificios a analizar establecida como objetivo para el
Modelo Español, que asciende a 50:
Fig. 5:
Número de registros según sea edificio entero, una parte o un apartamento
M P10 es
Number of datasets
0
10
20
30
40
50
60
50
edificio entero
partes edificio
0
apartamentos
0
50
total
indicat or_ap
Todos los edificios son edificios existentes y han sido certificados en base a la herramienta oficial
de certificación CALENER_VyP, a pesar de que está diseñada exclusivamente para edificios de
nueva construcción, lo que puede explicar la incoherencia de algunos resultados al estar analizando edificios existentes con una herramienta para nuevos edificios.
Fig 6.:
Cantidad de registros analizados según el año de construcción
35
Cantidad de Edificios
30
25
20
15
10
5
0
<=1970
>1970
and
<=1980
>1980
and
<=1990
>1990
and
<=2005
>2005
Año de construcción aprox.
Éste grafico muestra la distribución de la muestra de edificios analizados a lo largo del tiempo,
pudiéndose observar que la mayor parte de los mismos se encuentra en el rango comprendido por
aquellos edificios construidos a partir de 1990.
- 16 -
El gráfico a continuación muestra un análisis detallado sobre el stock de edificios analizado en
función de los metros cuadrados habitables de cada uno, con el fin de tener una idea sobre su
tamaño.
Cabe destacar la separación del conjunto de edificios en dos grupos principales, pues los edificios
Residenciales (unifamiliares o vivienda en bloque) se comportan energéticamente muy diferente a
los No Residenciales (oficinas, escuelas, gimnasios…)
Fig. 7:
Cantidad de edificios residenciales y No residenciales en función del tamaño
Tipo de
Edificio
0
10
Número de edificios
20
30
M P10 es
40
50
<=200
Residencial
>200 y <=500
>500 y <=1000
>1000 y <=3000
>3000
No Residencial
Tan sólo el 10% de los edificios analizados son No residenciales (5 de 50), por lo tanto los resultados estadísticos a partir de los edificios residenciales son más robustos y fiables. De todas formas, la muestra total de 50 edificios es pequeña con lo que los resultados de éste análisis se deben tomar más bien como indicadores de tendencia que como resultados absolutos.
Los diferentes colores en cada barra indican el tamaño de cada grupo de edificios. Como se observa en el gráfico 7, el tipo predominante son los edificios residenciales cuya área habitable está
en el rango de 1000 a 3000m2 (color amarillo).
Cabe destacar que tan sólo el 30% de los edificios analizados se pueden considerar pequeños
(tienen una superficie inferior a 500m2).
Al comparar el tamaño de los edificios de cada tipo, se observa como en general los edificios no
residenciales son mucho mayores que los residenciales como era de esperar (destacar que todos
los edificios no residenciales tienen más de 500m2 de superficie habitable).
Todos aquellos edificios existentes mayores de 1000 m2 pendientes de rehabilitación deberán
cumplir con el nuevo Código Técnico de la Edificación, lo que supone la necesidad de incorporar
medidas de eficiencia y ahorro de energía.
- 17 -
4.2 Envolvente térmica del edificio
En este apartado se analiza detalladamente y describe el efecto de los elementos que forman la
envolvente térmica del edificio sobre la demanda energética del edificio.
Se entiende como envolvente térmica de un edificio como todo el perímetro delimitado por las zonas habitables de dicho edificio. Dependiendo de su calidad y características, la demanda energética para calefacción y refrigeración del edificio puede variar drásticamente, y por consiguiente los
consumos y emisiones de CO2 finales del edificio.
Calidad de la envolvente térmica del edificio
La transmitancia térmica (pérdidas por transmisión relativas al gradiente de temperaturas entre
exterior e interior del edificio) es uno de los principales indicadores energéticos que dan información sobre la calidad térmica de un elemento del edificio.
Valores altos de transmitancia de un elemento como por ejemplo una fachada, corresponden a
niveles de aislamiento insuficientes para dicha fachada. Por otra parte, valores bajos de transmitancia significa que dicha fachada esta correctamente aislada con lo que la calidad o el confort
interno del edificio no se verá tan afectado ante cambios bruscos de la temperatura exterior.
En el siguiente gráfico se confirma la fuerte influencia de la transmitancia media de la envolvente
térmica del edificio sobre las demandas de calefacción y refrigeración del mismo, y consecuentemente de su consumo y emisiones de CO2 finales.
Fig. 8:
Pérdidas por Transmisión relacionadas con la Temperatura y la envolvente
térmica, efecto sobre cada clase energética.
Valor medio de Transmitáncia U [W/(m²K)] de la envolvente térmica.
Calificación Energética
0,0
0,2
A
B
C
D
0,4
0,6
1,0
1,2
1,4
0,82
0,76
0,84
0,90
1,14
E
TODAS
0,8
M P10 es
0,94
value_indicat or1* H_T_per_sqm_envelope*
Es importante destacar que dos de los edificios certificados han obtenido una clase “A”. Esto es
debido a que ambos edificios utilizan biomasa como fuente energética para satisfacer la energía
demandada por el edificio. Según la metodología adoptada por el esquema de certificación español, para pasar de energía final a emisiones de CO2 se aplica un factor 0 para todos aquellos edificios cuya fuente energética sea biomasa,
Es por esta razón que la mayoría de indicadores energéticos de los dos edificios “clase A” no
muestran un edificio especialmente eficiente, puesto que obtiene una calificación máxima por la
fuente energética utilizada (biomasa) y la forma en que ésta se considera en el esquema de cálculo español.
- 18 -
Como era de esperar, cuanto más baja sea la transmitancia media de la envolvente térmica del
edificio mejor será la calificación obtenida, confirmándose así que la transmitancia térmica de la
envolvente del edificio es uno de los principales indicadores de eficiencia energética.
Media de los valores de U de los elementos de la envolvente térmica del edificio.
Los siguientes gráficos muestran la influencia y el comportamiento de los distintos elementos que
componen la envolvente térmica de un edificio, como pueden ser fachadas, cubiertas, suelos…
Fachadas
El gráfico 9 muestra la disminución de los valores de transmitancia térmica de los elementos fachada a lo largo de los años para el conjunto de edificios analizados.
Fig. 9:
Valor U medio de FACHADAS según el periodo de construcción
M P10 es
Año Construcción
aprox.
Media U FACHADAS [W(m²K]
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,8
0,9
1,0
0,74
>=1990 y <2000
TODOS
0,7
0,87
>=1980 y <1990
>=2003
0,6
0,91
<1980
>=2000 y <2003
0,5
0,71
0,66
0,75
La mejora del valor de transmitancia de las fachadas a lo largo de los últimos 30 años es de
aproximadamente un 30%.
Cabe destacar que el valor medio de transmitancia de fachadas de los 50 edificios analizados es
0,75 W/m2K un valor bastante similar a los actuales requisitos del modelo de español para fachadas (de 0,82 a 0,66 dependiendo de la zona climática, aunque la mayor parte de los edificios analizados son de la provincia de Barcelona y pertenecen a la zona climática “C2” cuyo valor máximo
permitido para fachadas es 0,73).
Al comparar la transmitancia media de las fachadas de los edificios analizados (0,75), con los valores “coste-eficiencia” recomendados para Barcelona (0,35), se puede concluir que hay un gran
potencial de ahorro energético en actuaciones que disminuyan la transmitancia térmica de fachadas.
Destacar que los valores de U para cada elemento (fachadas, cubiertas…) recomendado según
criterios de coste y eficiencia, se han extraído del estudio de Eurima realizado por Ecofys en el
año 2007 “U-values for better energy performance of buildings”.
En adelante, todos los valores de U recomendados según coste-eficiencia se referirán a los valores extraídos del mencionado estudio de Eurima.
- 19 -
En el gráfico a continuación se han definido rangos de transmitancia, y se ha calculado la superficie total de las fachadas de aquellos edificios que pertenecen a un mismo rango de transmitancia.
Fig. 10: Superficie Total de FACHADA en función de su calidad térmica ( Ufachada )
M P10 es
Area total de Fachada [m²]
0
Rango de U
<=0,4
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
5%
>0,4 and <=0,6 5%
>0,6 y <=0,8
>0,8 and <=1
74%
14%
>1 2%
100%
suma
El 74% de las fachadas de los edificios analizados tienen una transmitancia comprendida entre los
valores de 0,6 y 0,8 W/m2K.
Por tanto se puede concluir que aunque los valores medios obtenidos se aproximan a los requisitos nacionales, hay un gran potencial de ahorro de emisiones de CO2 al disminuir la transmitancia
de fachadas hasta valores de “coste-eficiencia“ cercanos a 0,35 W/m2K.
Cubiertas
Tal y como muestra el gráfico 11, los valores de transmitancia térmica de cubiertas han ido disminuyendo a lo largo de los años como era de esperar.
Fig. 11
Valor U medio de CUBIERTAS según el periodo de construcción
M P10 es
Año Construcción
aprox.
U media CUBIERTAS [W(m²K]
0,0
0,1
0,2
0,3
0,7
0,48
>=1990 y <2000
TODOS
0,6
0,59
>=1980 y <1990
>=2003
0,5
0,63
<1980
>=2000 y <2003
0,4
0,45
0,42
0,50
year building* U_roof
El valor medio de transmitancia de los edificios analizados es de 0,5 W/m2K, un valor bastante
adecuado que muestra el efecto positivo de los requisitos nacionales aplicados desde 1990. La
mejora total a lo largo de los años es de aproximadamente un 30%.
- 20 -
En el gráfico a continuación se han definido rangos de transmitancia, y se ha calculado la superficie total de las cubiertas de aquellos edificios que pertenecen a un mismo rango de transmitancia.
Fig. 12: Superficie Total de CUBIERTAS en función de su calidad térmica ( Ucubierta )
M P10 es
Superficie total de Cubiertas [m²]
Rango de U 0
<=0,4
5000
20000
25000
69,1%
>0,5 y <=0,6
7,8%
>0,6 y <=0,7
0,3%
suma
15000
6,6%
>0,4 y <=0,5
>0,7
10000
16%
100%
El 70% del total de las cubiertas de los edificios analizados tiene una transmitancia comprendida
en el rango de 0,4 a 0,5 W/m2K, con lo que se puede afirmar que los edificios analizados tienen
unas cubiertas de calidad aceptable des del punto de vista térmico, con un valor medio de transmitancia de 0,5 es un poco superior a los requisitos establecidos por el CTE (de 0,38 a 0,45 según
las zonas climáticas de los edificios analizados)
El valor de transmitancia que mantiene un óptimo compromiso entre coste y eficiencia es de 0,27
W/m2K, con lo que se puede afirmar que existe un gran potencial de ahorro de emisiones reduciendo la transmitancia de las cubiertas desde los niveles actuales hasta los niveles estimados
como óptimos, pues el 95% de los edificios analizados supera dichos niveles óptimos.
- 21 -
Ventanas y superficies vidriadas
Uno de los elementos más importantes que ejerce una influencia crítica sobre la demanda energética de un edificio son los elementos transparentes (ventanas y lucernarios) hallados en la envolvente térmica de dicho edificio.
En el gráfico a continuación se muestra el espectro de transmitancia de los elementos vidriados de
los edificios objeto de estudio. Se han definido rangos de transmitancia, y se ha calculado la superficie total de todas las ventanas, lucernarios y puertas vidriadas de aquellos edificios que pertenecen a un mismo rango de transmitancia, obteniendo así la distribución de la transmitancia
térmica de los elementos vidriados de los edificios analizados.
No se han promediado las transmitancia de los elementos opacos de los huecos, tales como los
marcos o elementos de sombra.
Fig. 13: Superficie Total de VENTANAS en función de la calidad del vidrio ( Uvidrio )
M P10 es
Area total de Ventanas [m²]
Rango de U 0
<=2,7
2000
suma
8000
10000
12000
44%
>3 y <=3,3
>3,6
6000
7%
>2,7 y <=3
>3,3 y <=3,6
4000
22%
10%
17%
100%
El espectro de transmitancia de los elementos transparentes no muestra una uniformidad clara, lo
que implica que no existe un rango de transmitancia predominante como en el caso de fachadas o
cubiertas. Dicha falta de tendencia predominante se puede explicar debido a la diferencia de los
niveles de transmitancia exigidos en función de la región, orientación y zona climática del edificio
analizado
A pesar de no existir un rango claramente dominante sobre el resto, cabe destacar que el 44% de
la superficie transparente del total de edificios analizados tiene una transmitancia térmica comprendida entre 0,7 y 3 W/m2K.
Existe un buen potencial de ahorro de emisiones de CO2 al reducir la transmitancia térmica de las
ventanas de los edificios analizados a valores inferiores a 3 W/m2K, pues aproximadamente la
mitad de los edificios analizados presentan transmitancia superiores.
- 22 -
4.3 Demanda de energía útil para climatización de espacios
La demanda energética de un edificio es uno de los principales indicadores de eficiencia energética de un edificio, y proporciona información acerca del rendimiento de los elementos energéticos
pasivos diseñados para el edificio.
En el proyecto modelo español se ha subdividido esta demanda energética según su origen, pudiéndose diferenciar entre la demanda de calefacción y la demanda de refrigeración. La demanda
de agua caliente sanitaria no se ha tenido en cuenta en esta sección al estar detallada más adelante.
A continuación se presenta la distribución de los edificios analizados según su demanda energética:
Fig. 14: Cantidad de edificios para cada rango de Demanda Energética del edificio
Demanda
Energética Total
[kWh/ m2 a] ALL
50
7
>60 and <=70
9
>50 and <=60
12
>40 and <=50
11
>30 and<=40
4
<=30
0
10
20
30
40
Cantidad de edificios
50
60
Como so puede observar en el gráfico, no hay ningún rango de demanda energética que predomine claramente sobre el resto.
Aproximadamente el 20% de los edificios analizados tienen una demanda energética comprendida
en el rango entre 40 y 50 kWh/m2 , mientras que el resto de edificios se distribuyen de forma igual
y simétrica tal que el 40% de los edificios posee una demanda por encima de dicho rango, mientras que el restante 40% está por debajo.
- 23 -
El gráfico a continuación, muestra la relación que existe entre la demanda total de energía de un
edificio con la calificación de eficiencia energética obtenida tras la aplicación del esquema español
de certificación. Como se ha mencionado anteriormente, los edificios calificados con una “A” no se
deben tomar en consideración para estudiar la demanda de los edificios.
Se observa como aquellos edificios que han obtenido una mejor calificación (B y C) presentan una
demanda energética menor de 40kWh/m2 , mientras que aquellos con la peor calificación (E) aparecen principalmente con demandas superiores a 50 kWh/m2
Fig. 15: Cantidad de edificios de cada clase, para cada rango de demanda total de energía
CERTIFICATION
RESULT
9
8
A
Cantidad de edificios
7
6
B
5
C
4
3
D
2
1
E
0
<=30
>30 and<=40
>40 and <=50
>50 and <=60
Demanda Energética Total
>60 and <=70
>70
[kWh/ m2 a]
Demanda energética, dependencia sobre variables
El gráfico siguiente muestra la variación demanda media en función del tamaño del edificio, estando dicha demanda dividida entre la demanda de calefacción y la de refrigeración.
Fig. 16: Valor medio de la demanda energética de calefacción y refrigeración según
rango de SUPERFICIE HABITABLE
Valor medio de la Demanda energética [kWh/m2 a]
Superficie
habitable
<=200
[m2]
>200 and<=500
0
10
20
30
37,3
60
70
Calefacción
Refrigeración
13,8
48,0
6,8
54,4
>1000 and <=3000
ALL
50
9,9
33,7
>500 and <=1000
>3000
40
M P10 es
28,1
4,2
15,0
42,8
9,1
Los resultados obtenidos no parecen indicar una clara relación entre la demanda por metro cuadrado del edificio y el tamaño del mismo, tanto para calefacción como para refrigeración.
- 24 -
Los edificios más grandes tienden a presentar un ratio de demanda de refrigeración menor (precisan más refrigeración que calefacción). Por lo tanto, cuanto mayor es el edificio analizado más
importante es el papel que juega la refrigeración sobre la demanda total. Una explicación posible
es la no diferenciación entre edificios residenciales y terciarios, pues un edificio de oficinas generalmente presenta una mayor cantidad de superficie vidriada en su fachada que uno de viviendas,
lo que acarrea una mayor demanda de refrigeración (como se demuestra más adelante en esta
misma sección).
El siguiente gráfico muestra la relación entre el factor de compacidad y la demanda energética del
edificio, dividida en demanda de calefacción y de refrigeración. Se ha definido el factor de compacidad como el área de la envolvente térmica dividida entre el volumen del edificio, y pretende dar
una idea sobre el rendimiento térmico del diseño del edificio.
En general, mayores valores de compacidad indican que una mayor superficie está expuesta a las
condiciones exteriores por metro cuadrado de superficie habitable. En otras palabras, el edificio
será más sensible frente a condiciones extremas del exterior y consecuentemente presentará una
mayor demanda energética para mantener el confort en su interior.
Fig. 17: Valor medio de la demanda energética de calefacción y refrigeración según
rango de COMPACIDAD (área de la envolvente / Volumen edificio)
COMPACIDAD
0
(Area env./Vol.)
10
20
40
50
7,4
41,7
>0,5 y <=0,6
27,1
70
80
7,5
43,3
>0,4 y <=0,5
60
8,8
62,7
>0,3 y <=0,4
ALL
30
40,7
<=0,3
>0,6
M P10 es
Valor medio de la Demanda energética [kWh/m2 a]
8,6
Calefacción
Refrigeración
18,6
42,8
9,1
Tal y como se puede observar en el gráfico 17, hay una gran divergencia respecto a los resultados
esperados. Dicho extremo puede ser debido al hecho de los resultados no están diferenciados
entre edificios residenciales y terciarios.
Por consiguiente y basado en la muestra de edificios analizados, no se puede establecer una clara
relación directa entre el factor de compacidad de un edificio y su demanda energética para dichos
edificios.
- 25 -
El gráfico 18 muestra la relación entre la demanda de refrigeración y la proporción de superficie
vidriada sobre el total de la fachada de los edificios analizados.
El resultado esperable es que cuanta mayor superficie vidriada presenten las fachadas, mayor
será la demanda de refrigeración del edificio.
Fig. 18: Valor medio de la demanda energética de Refrigeración según rango de
perficie acristalada (% vidrio respecto cerramientos opacos en la fachada)
Valor medio de la demanda de REFRIGERACIÓN [kWh/m2 a]
% Superficie
acristalada
0
2
4
6
8
10
12
6,5
<=12%
14
su-
M P10 es
16
18
Refrigeración
7,1
>12% y <=17%
7,7
>17% y <=23%
8,1
>23% y <=27%
17,0
>27%
9,1
ALL
Como se puede observar en el gráfico anterior los resultados siguen la tendencia esperada, con lo
que se puede concluir que para la muestra de edificios analizada, la demanda de refrigeración
crece al aumentar el % de superficie vidriada en las fachadas.
Destacar que edificios con una superficie vidriada superior al 27% respecto al total de fachada,
presentan una demanda de refrigeración mucho mayor de lo que indica la tendencia esperada.
Dicho extremo se puede explicar por el mayor % de superficie vidriada de los edificios terciarios
respecto los residenciales, lo que acarrea una mayor demanda de refrigeración como se ha demostrado anteriormente.
Fig. 191: Valor medio de la demanda energética de Calefacción según rango de
ficie acristalada (% vidrio respecto cerramientos opacos en la fachada)
Valor medio de la demanda de CALEFACCIÓN [kWh/m2 a]
% Superficie
acristalada
0
10
20
30
44,1
<=12%
50
60
Calefacción
54,9
>17% y <=23%
41,3
>23% y <=27%
ALL
M P10 es
39,3
>12% y <=17%
>27%
40
super-
28,8
42,8
Como se puede observar no existe una relación evidente entre el % de superficie vidriada de un
edificio y su demanda de calefacción.
Se puede concluir que el % de superficie vidriada es un parámetro importante para la demanda de
refrigeración de un edificio al guardar una relación proporcional a la misma, aunque no se puede
afirmar lo mismo para la demanda de calefacción.
- 26 -
Demanda energética de edificios – Tests de verificación
Fig. 2:
Verificación de la correlación entre la Demanda Energética y el valor
U promedio de la envolvente
La U promedio de la envolvente da una idea de las pérdidas por transmisión a causa de la diferencia de temperaturas entre el interior y el exterior para toda la envolvente térmica del edificio,
y es uno de los parámetros que más inciden en la demanda energética resultante.
140
Demanda de REFRIGERACIÓN [kWh/ m2 a]
Demanda CALEFACCIÓN [kWh/ m2 a]
120
100
80
60
40
20
0
0
0,5
1
1,5
120
100
80
60
40
20
0
2
0
U promedio envolvente [W/m2 K]
0,5
1
1,5
2
U promedioenvolvente [W/m2 K]
140
Demanda TOTAL [kWh/ m2 a]
120
100
80
60
40
20
0
0
0,5
1
1,5
2
U promedio envolvente [W/m2 K]
Tal y como muestra el gráfico 20, existe una ligera relación entre las demandas de calefacción y
refrigeración de los edificios analizados y la transmitancia térmica media de la envolvente del edificio. La tendencia no es muy estable a causa de la no diferenciación entre residencial y terciario, y
la falta de registros al ser escasa la muestra de 50 edificios analizados.
- 27 -
4.4 Sistemas de climatización
Estadísticas de sistemas de climatización principales
Se entiende como sistema de climatización principal aquellos sistemas capaces de abastecer a la
mayoría de zonas habitables con calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria.
Para los edificios terciarios la demanda de agua caliente sanitaria es mínima, aunque por otro lado
tienen en cuenta la demanda y eficiencia de los sistemas de iluminación.
Sistemas de refrigeración
No todos los edificios analizados presentan una demanda de refrigeración, ya que existen zonas
climáticas que según el esquema español de certificación no precisan de refrigeración para alcanzar un estado de confort interior. Por lo tanto, si no existe demanda de refrigeración no habrán
consumos ni emisiones de CO2 asociadas.
En el gráfico a continuación, se observa como el 20% de los edificios analizados no presentan
demanda de refrigeración, al contrario que el restante 80% de edificios que precisan de un sistema de generación de frío con su correspondiente consumo y emisiones de CO2.
Fig. 21: Frecuencia de fuentes energéticas utilizadas por el generador principal de refrigeración
M P10 es
Energy carriers for
COOLING
Number of buildings
0
10
20
30
40
50
60
natural gas
liquid gas
oil
coal
biomass
39
ELECTRICITY
district heating
NO REFRIGERATION.
11
50
ALL
Cabe destacar que todos los edificios analizados han sido certificados con la herramienta oficial
Calener_VyP para viviendas y pequeño terciario. Dicha herramienta no permite utilizar sistemas
avanzados o muy complejos quedando fuera del alcance de este estudio soluciones de alta eficiencia como refrigeración solar por absorción, torres de enfriamiento, etc.
- 28 -
Sistemas de preparación de agua caliente sanitaria
Los edificios terciarios suelen presentar una demanda de agua caliente sanitaria mínima, aunque
depende del tipo concreto de edificio (por ejemplo un gimnasio o unos vestuarios tendrán una demanda de agua caliente sanitaria mucho mayor que oficinas).
El gráfico 22 muestra la diferencia entre edificios residenciales y terciarios en cuanto a los sistemas de preparación de agua caliente sanitaria para cada tipo distinto de fuente energética.
Fig. 22: Para cada fuente energética, valor medio de la eficiencia de los sistemas de
generación de agua caliente sanitaria y de iluminación, según el tipo de edificio
EP Hot Water Prep. ( PE / FE)
3,0
2,5
residential
2,0
1,5
single_fa
mily
1,0
office
0,5
0,0
gas
electric
biomass
GLP
Energy carrier
Los sistemas de preparación de agua caliente sanitaria presentan similares niveles de rendimiento
o eficiencia energética para los distintos tipos de edificios.
El rendimiento energético depende en gran medida de la fuente energética utilizada, y como era
esperable aquellos sistemas alimentados con gas natural son más eficientes que los eléctricos.
- 29 -
Sistemas de Calefacción
La demanda de calefacción junto con el sistema destinado a satisfacer dicha demanda determinan
las emisiones de CO2 generadas. En los siguientes gráficos se analizan los sistemas de calefacción con más detalle.
El grafico 23 muestra la frecuencia de fuentes energéticas utilizadas por los sistemas de calefacción. La principal fuente energética es gas natural (35 de 50 edificios). El siguiente es la electricidad con 13 edificios, mientras que tan sólo tres edificios se abastecen de biomasa o gases licuados del petróleo (como butano).
Fig. 33: Cantidad de edificios según el tipo de fuente energética para la Calefacción
ALL
Fuente Energética
GLP
biomass
electric
gas
0
5
10
15
20
25
Nº EDIFICIOS
30
35
40
45
50
55
El gráfico 24 en la página siguiente, muestra cómo los edificios abastecidos con electricidad son
menos eficientes energéticamente, y consecuentemente generan más emisiones de CO2 que
aquellos edificios que utilizan como fuente energética el gas natural. Dicho extremo se puede observar comparando la media de emisiones de CO2 entre edificios del mismo tipo (diferencia de
altura de las barras de igual color).
- 30 -
Fig. 24: Media de emisiones de CO2 para edificios
ELECTRICIDAD, dependencia sobre tipo de edificio
con
GAS
NATURAL
o
40
Tipo de edificio
Emisiones CO2 [kg por m2]
35
unifamiliar
30
plurifamiliar
25
20
escuelas
15
terciario
10
sports
5
0
gas
Fuentes energia principales electric
Otra conclusión importante sobre la muestra de edificios analizados, es que las emisiones de CO2
generadas por edificios no residenciales son mucho mayores comparadas con el resto de edificios. Dicha tendencia es visible de forma especial para los edificios residenciales unifamiliares,
aunque para el caso eléctrico presentan cantidades similares de emisiones de CO2.
El gráfico a continuación muestra la distribución de clases obtenidas como resultado de la certificación de los edificios, en función de la fuente energética utilizada para calefacción. Como se ha
comentado con anterioridad, aquellos edificios con calificaciones más altas (A) son aquellos que
utilizan biomasa.
Fig. 45: Frecuencia de fuentes energéticas para abastecer al equipo de generación de
calor, distribución de calificaciones energéticas
EP LABEL CLASS
ALL
E
GLP
Energy Carrier
D
biomass
C
electric
B
gas
A
0
10
20
30
40
50
60
Number of Buildings
La calificación predominante para los edificios abastecidos con la fuente energética gas natural es
bastante buena (B, C y D), mientras que aquellos edificios abastecidos con electricidad obtienen
principalmente la peor calificación posible (E).
- 31 -
El siguiente grafico confirma que los edificios abastecidos con biomasa tienen el mínimo de emisiones de CO2 (edificios clase A). Los siguientes seria los abastecidos con gas natural, mientras
que aquellos cuya fuente principal es la electricidad son los que generan más emisiones de CO2.
Fig. 26: Media de emisiones de CO2 por metro cuadrado para cada fuente energética,
distribución de clases obtenida.
Average emissions [Kg CO2 / m2]
45
EP
LABEL
40
A
35
30
B
25
C
20
15
D
10
E
5
0
gas
electric
biomass
Energy carrier
GLP
ALL
La principal fuente energética para la calefacción de edificios es el gas natural (70% de los edificios analizados) seguido de la electricidad (25%). La calefacción de espacios con biomasa es la
que menos emisiones de CO2 genera, seguido por el gas natural, y como era de esperar aquellos
edificios certificados con la clase E son los que generan más emisiones de CO2.
Ratios de eficiencia energética
Los siguientes gráficos analizan los edificios utilizando ratios de eficiencia energética:
•
El primer ratio es el Rendimiento de Generación de Calor, y muestra la relación existente
entre la demanda energética y el consumo de energía final del edificio.
•
El segundo es el rendimiento global de calefacción y representa la relación entre la demanda energética y la energía primaria consumida por el edificio.
- 32 -
La diferencia entre ambos es que el segundo tiene en cuenta el rendimiento o eficiencia de extracción y transporte de la fuente energética.
Como se ha comentado anteriormente, los resultados de biomasa o GLP no deben ser considerados pues la muestra obtenida de este tipo de fuentes es inferior al 5% del total, con lo que los datos obtenidos sobre estas fuentes no es suficiente para ser representativa.
Fig. 27: Rendimiento medio generador de calor (relación entre la demanda energética y
el consumo de energía FINAL del edificio)
1,7
Rendimiento Generación Calor
( E.Final / dmd )
biomass
1,6
1,5
1,4
1,3
gas
MEDIA 1,3
electric
1,2
GLP
1,1
1,0
Fuente energética
Fig. 28: Media del Rendimiento Global de Calefacción (relación entre la demanda energética y el consumo de energía PRIMARIA del edificio)
1,9
electric
Rendimiento Global Calefacción
( E.Primaria / dmd )
1,8
1,7
biomass
1,6
MEDIA 1,5
1,5
1,4
gas
1,3
GLP
1,2
1,1
1,0
Fuente energética
El rendimiento eléctrico de las calderas eléctricas es notablemente superior al de las calderas a
gas como se puede ver en el primer ratio.
El gráfico 28 muestra a través de la evolución del segundo ratio como la fuente energética gas
natural es mucho más eficiente que la eléctrica al tenerse en cuenta la eficiencia total que incluye
el rendimiento de extracción, transporte y generación de cada fuente energética.
- 33 -
4.5 Eficiencia Energética total de los edificios
Los siguientes gráficos describen el comportamiento de los edificios analizados de forma global,
pues las variables que se mostrarán son resultado de la suma de dicha variable de todos y cada
uno de los edificios.
El primer gráfico se centra en la demanda energética de toda la muestra de edificios analizada,
mientras que el segundo se refiere al total de emisiones de CO2 generadas de nuevo por todos los
edificios.
La primera conclusión es que tanto la demanda como las emisiones de calefacción son superiores
a las de refrigeración para el conjunto de edificios analizado.
Fig. 29: Demanda total de calefacción (heating) y refrigeración (cooling) de todos los
edificios según el tipo de edificio.
M P10 es
Total Energy demand of ALL buildings(kWh /a )
0
Type of building
DEMAND
500000
1000000
1500000
2000000
residential
HEATING DEMAND
single_family
sports
office
COOLING DEMAND
school
class_heat ing_syst em_1* class_ecarrier_1*
En el gráfico 29 se puede observar como prácticamente la totalidad de la demanda de calefacción
proviene de los edificios residenciales como era de esperar (el 95% de los edificios son residenciales), pero es importante destacar que para la demanda de refrigeración, los edificios de oficinas
requieren más demanda que el resto aun siendo mucho menos (3 de 50).
El grafico a continuación muestra como las emisiones debidas a la calefacción son mayores que el
resto. Destacar que las emisiones debidas a la refrigeración de espacios son sensiblemente inferiores a las que acarrean el conjunto de iluminación de no residencial junto con el agua caliente
sanitaria de los residenciales
Fig. 30: Total de emisiones de CO2 de todos los edificios para calefacción, refrigeración
e iluminación/ACS, según el tipo de edificio.
M P10 es
Overall CO2 emissions of ALL buildings (Tn CO2 /a )
Source
0
100
200
300
400
500
600
700
residential
HEATING CO2
single_family
sports
COOLING CO2
office
HWP CO2
school
- 34 -
4.6 Resultados finales
De acuerdo con el esquema español de certificación energética de edificios, el principal indicador
de eficiencia energética son las emisiones de CO2 generadas
Fig. 31: Media de emisiones de CO2 en función del año de construcción del edificio.
35,0
31,0
30,0
Kg CO2 per m2
25,6
23,6
25,0
19,8
20,0
15,0
10,0
6,0
5,0
0,0
<=1970
>1970
and
<=1980
>1980
and
<=1990
>1990
and
<=2005
>2005
Construction cycle
Tal y como muestra el gráfico 31, las emisiones de CO2 son mayores proporcionalmente con la
antigüedad del edificio
El gráfico 32 muestra la distribución clases de eficiencia energética en función de las emisiones de
CO2 generadas por los edificios analizados.
Fig. 32: Media de emisiones de CO2 cada clase energética y tipo de edificio
40,0
CERTIFICATION
RESULT
35,0
Kg CO2 per m2
A
30,0
B
25,0
20,0
C
15,0
D
E
10,0
5,0
0,0
Multi_family
single_family
Residential type
Como era de esperar, cuanto mejor es la calificación de un edificio menos emisiones de CO2 se
generan. Las casas unifamiliares entre las clases C y D, no siguen dicha tendencia. La divergencia se puede explicar debido a que edificios de igual clase energética pueden generar distintas
emisiones de CO2 dependiendo de su zona climática.
- 35 -
5 Conclusiones
El proyecto DATAMINE demuestra que es de vital importancia una gestión eficiente de los certificados de eficiencia energética de los edificios para conseguir el reto de implementar con éxito el
esquema de certificación en España.
Dicha gestión se fundamenta en tres principios esenciales:
4. Creación de una base de datos para depositar toda la información posible a partir de los
certificados de eficiencia energética de edificios nuevos.
5. Fijar un método para la recolección de certificados y la posterior transferencia de información a la base de datos, de forma automática para optimizar recursos (personal, tiempo).
6. Analizar la base de datos en base al estudio o la información que se desee obtener:
o Seguimiento temporal del proceso
o Monitorización (información instantánea)
o Inspección y control de cada certificado
o Detección de fraudes
o Esquema de subvenciones
o Planificación estrategias de ahorro
o Evaluación del impacto de nuevas regulaciones
Se recomienda utilizar la base de datos del proyecto DATAMINE pues su estructura predefinida y
común a todos los países de la Unión Europea, permite realizar:
o Presentar resultados sobre el estado de la implementación de la certificación utilizando una herramienta desarrollada a nivel europeo.
o Comparación entre regiones de un mismo país.
o Comparación entre diferentes países.
o Comparación entre regiones de distintos países pero con condiciones climáticas
similares.
Método de recolección de datos
Después de probar entre la recolección de datos y la posterior transferencia de los mismos de
forma manual y automática, se ha podido comprobar como el proceso automático de recolección
de datos a partir de los archivos generados por CALENER_VyP es el más adecuado para fines de
seguimiento y monitorización de la certificación de edificios.
Más aún, se recomienda encarecidamente la recolección de los archivos generados por
CALENER una vez simulado el edificio, a parte de los archivos de entrada de datos (sin simular),
con tal de obtener el máximo de información posible sin ser necesario que el organismo responsable del control de los certificados vuelva a simular los edificios.
Éxito del proceso de seguimiento y monitorización
La posibilidad de realizar una recolección de datos automática para guardar los datos de entrada
del edificio y los resultados de la certificación en una base de datos, abre las puertas a un posible
proceso de seguimiento y monitorización de la certificación energética de edificios por parte de los
organismos competentes responsables a tal efecto (Comunidades Autónomas).
- 36 -
Resultados de los 50 edificios analizados
En primer lugar, se debe tener en cuenta que la muestra de edificios obtenida (50 edificios) es
muy baja para considerar que los resultados obtenidos son representativos de todo el parque edificado español. Los resultados obtenidos confirman que los principales indicadores de eficiencia
energética para los edificios del modelo español son los siguientes:
1. Características generales del edificio:
•
Tipo de edificio
A pesar de existir muchos tipos de edificios diferentes, los indicadores de eficiencia energética se han comparado y analizado en base a los dos tipos principales de edificios: residenciales y no residenciales.
En general, los edificios residenciales emiten menos CO2 que los no residenciales.
•
Zona climática
Los edificios localizados en zonas climáticas extremas (frío o calor extremo) generan más
emisiones de CO2 , a pesar de que el esquema español de certificación energética asigna
distintos requisitos para cada tipo de elemento del edificio en función de la zona climática
del edificio.
2. Envolvente térmica del edificio
•
Media de valores de U (transmitancia térmica) de la envolvente del edificio.
El valor medio de la transmitancia térmica de la envolvente del edificio (U media envolvente) es uno de los principales indicadores de eficiencia energética de los edificios.
Los valores de U media de envolvente más bajos, corresponden a las mejores calificaciones. Este indicador ha reducido un 20% su valor a lo largo de los últimos años.
•
Transmitancia térmica de Ventanas
La mitad de la superficie acristalada de todos los edificios analizados presenta un valor de
transmitancia superior a 3 W/m2·K con lo que se puede afirmar que existe un buen potencial de ahorro de emisiones de CO2 al reducir la transmitancia térmica de las ventanas de
los edificios analizados a valores inferiores a 3 W/m2K.
•
Transmitancia de Fachadas
Al comparar la transmitancia media de las fachadas de los edificios analizados (0,75), con
los valores “coste-eficiencia” recomendados para Barcelona (0,35) según el estudio Eurima, se puede concluir que hay un gran potencial de ahorro energético en actuaciones que
mejoren la calidad térmica de las fachadas.
3. Demanda de energía.
Se observa como aquellos edificios que han obtenido una mejor calificación (B y C) presentan una demanda energética menor de 40kWh/m2 , mientras que aquellos con la peor
calificación (E) aparecen principalmente con demandas superiores a 50 kWh/m2
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4. Demanda de refrigeración
•
% de superficie acristalada en fachadas
La demanda de refrigeración crece al aumentar el % de superficie vidriada en las fachadas
para la muestra de edificios analizada.
•
Factor de Compacidad
Según la muestra de edificios analizados, no se puede establecer una clara relación directa
entre el factor de compacidad de un edificio y su demanda energética
5. Fuentes energéticas
Los edificios abastecidos con biomasa presentan el mínimo de emisiones de CO2 (edificios
clase A). Los siguientes serian los abastecidos con gas natural, mientras que aquellos cuya
fuente principal es la electricidad son los que generan más emisiones de CO2.
La principal fuente energética para la calefacción de edificios es el gas natural (70% de los
edificios analizados) seguido de la electricidad (25%).
6. Ratios de eficiencia energética
•
Ratio rendimiento generador de calor
El rendimiento eléctrico de las calderas eléctricas es notablemente superior al de las calderas a gas.
•
Ratio rendimiento Global de Calefacción (generador + fuente energética)
La fuente energética gas natural es mucho más eficiente que la eléctrica al tenerse en
cuenta la eficiencia total que incluye el rendimiento de extracción, transporte y generación
de cada fuente energética.
7. Emisiones de CO2 y Resultados de la certificación.
Cuanto mejor es la calificación de un edificio menos emisiones de CO2 se generan. Las
casas unifamiliares entre las clases C y D, no siguen dicha tendencia. La divergencia se
puede explicar debido a que edificios de igual clase energética pueden generar distintas
emisiones de CO2 dependiendo de su zona climática.
- 38 -
6 Apéndice
Variables compuestas utilizadas para el análisis
A partir de la información extraída de los certificados obtenidos al simular cada edificio con Calener_VyP, se ha asignado su valor a las variables de la base de datos de estructura común
DATAMINE. Para el posterior análisis de la base de datos, se han definido nuevas variables a
partir de combinaciones de las primeras.
En la tabla a continuación, se muestran algunas de las variables compuestas utilizadas en el proyecto, con su correspondiente fórmula.
utilisation_type
=if(isnumber(A_C_intdim),A_C_intdim,if(isnumber(A_C_extdim),A_C_extdim*0.85,if(isn
umber(A_C_living),A_C_living*1.1,if(isnumber(A_C_use),A_C_use*1.4,""))))
=if(year1_building>500,if(year2_building>500,(year1_building+year2_building)/2,year1
_building),year2_building)
=vlookup(main_utilisation,tab1,2,false)
A_thermal_envelope
=A_wall+A_window+A_roof+A_basement
H_T_envelope_calc
=H_T_per_sqm_envelope_calc*A_thermal_envelope
=(A_wall*U_wall+A_window*U_window+A_roof*U_roof+0.6*A_basement*U_basemen
t)/A_thermal_envelope
A_C_ref
year_building
H_T_per_sqm_envelope_calc
Rati Eficiencia (dmd / CO2)
=Demanda TOT kW per m2/kg TOT CO2 per m2
Q_H_per_sqm
=Q_H_gross/A_C_living
Q_H_calc_per_sqm
=Q_H_calc_hlt12/A_C_ref
relation_Q_H_calc_to_value
Lletra Qualificació
kg TOT CO2 per m2
=Q_H_calc_per_sqm/Q_H_per_sqm
=value_indicator1
=value_indicator2
Demanda TOT kW per m2
=value_indicator3
Tipus d'edifici
=main_utilisation
Zona Climàtica
= bu_climate
Any construcció
=year1_building
Rati Eficiencia (dmd / CO2)
=Demanda TOT kW per m2/kg TOT CO2 per m2
Ciutat
= bu_city
FUENTE CALEFACCION
=ecarrier_heatgen_1
EP HEAT GEN (FE/ dmd)
= Q_out_heatgen_1_h/Q_H_net
EP COOL GEN (FE / dmd)
= Q_out_cold_1/Q_C
EP HWP GEN ( PE / FE)
= (Q_in_heatgen_1-Q_in_heatgen_1_h)/ (Q_out_heatgen_1-Q_out_heatgen_1_h)
EP HEATING SYS ( PE / dmd)
= Q_in_heatgen_1_h/Q_H_net
EP COOLING SYS (PE/dmd)
= Q_in_cold_1/Q_C
ok demand
ok final E
ok primary E
CO2 heating
CO2 cooling
= (Q_in_cold_1 + Q_in_heatgen_1)/(Q_H_net +Q_C + (Q_out_heatgen_1Q_out_heatgen_1_h))
=( value_indicator3 * A_C_living)/(Q_out_heatgen_1_h + Q_out_cold_1)
=((value_indicator7)*A_C_living)/(Q_out_heatgen_1_h+Q_out_cold_1)
=primary_energy/(Q_in_cold_1 + Q_in_heatgen_1)
= value_indicator4 * A_C_living
= value_indicator5 * A_C_living
CO2 hwp
= value_indicator6 * A_C_living
ENERGY PERFORMANCE (H+C+HWP)
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