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CONGRÉS D’EDIFICIACIÓ SOSTENIBLE
Qualificació energètica d’habitatges
Mataró, 19 de Octubre de 2005
Certificación Energética
de Viviendas
José L. Molina
AICIA - Grupo de Termotecnia
Escuela Superior de Ingenieros
Universidad de Sevilla
Índice


Antecedentes
La directiva DEEE y los métodos de cálculo:
Requisitos mínimos (CTE-HE)
 Escala de certificación







Alcance mínimo de los programas
Datos de partida reglamentarios
Valores por defecto
Validación de programas alternativos
Calibración de programas alternativos
CALENER: 3 Programas Oficiales de Certificación
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2
Índice


Antecedentes
La directiva DEEE y los métodos de cálculo:
Requisitos mínimos (CTE-HE)
 Escala de certificación







Alcance mínimo de los programas
Datos de partida reglamentarios
Valores por defecto
Validación de programas alternativos
Calibración de programas alternativos
CALENER: 3 Programas Oficiales de Certificación
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3
Antecedentes
79
93
NBE-CT-79
Directiva SAVE 76/93
94
95
Calificación Viviendas
96
CEV
97
98
RITE (Revisión de ITIC de 1980)
99
Calificación todos los Edificios
00
01
Código Técnico de la Edificación
CALENER y
Actualización
NBE
02
03
Directiva de Eficiencia Energética de Edificios
Rev.
NBE/CALENER
04
Revisión RITE
05
Código Técnico
Edificación +
3 CALENER
06
Entrada en vigor de la DEEE
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Índice


Antecedentes
La directiva DEEE y los métodos de cálculo:
Requisitos mínimos (CTE-HE)
 Escala de certificación







Alcance mínimo de los programas
Datos de partida reglamentarios
Valores por defecto
Validación de programas alternativos
Calibración de programas alternativos
CALENER: 3 Programas Oficiales de Certificación
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5
La directiva DEEE y los métodos de
cálculo

La DEEE exige la verificación de unos requisitos
mínimos (Art. 4) y el cálculo del consumo de energía de
los edificios o indicadores asociados al consumo
(Incluidos en el certificado energético del Art. 7)
En España esto se ha traducido en:


Requisitos mínimos: CTE-HE (1 a 5)
Certificado energético en Emisiones de CO2
Ambas operaciones requieren herramientas de cálculo:
de la demanda energética del edificio, y
del consumo de las instalaciones (Cal, Ref, ACS)
respectivamente, que sigan una metodología (Anexo)
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Requisitos mínimos (CTE-HE)

Consisten en la cumplimentación de la sección
de Ahorro de Energía del DB HE del CTE:

HE1 Limitación de la demanda energética:
Opción Simplificada, o
 General (LIDER o Programa alternativo equivalente)

HE2 RITE (rendimientos mínimos de equipos)
 HE3 Iluminación (no para residencial)
 HE4 E. Solar para ACS
 HE5 E. Solar Fotovoltaica

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Escala de certificación

Para edificios residenciales, se está finalizando la
escala de certificación, que diferenciará:
Localidad
 Tipo de vivienda:

Individual
 En Bloque


Se determinan, de acuerdo a la metodología de
la DEEE, los consumos ( y las emisiones de
CO2 ) de Calefacción, Refrigeración y A.C.S.
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8
Frecuencia Acumulada de la Demanda de Calefacción en
Porcentaje de Superficie Útil
100%
90%
Frecuencia
80%
CTE SEVILLA
70%
CTE GRANADA
60%
CTE MADRID
50%
CTE BURGOS
40%
CTE VALLADOLID
30%
CTE CADIZ
20%
10%
0%
0
-20
-40
-60
-80
-100
-120
-140
-160
Demanda de Calefacción (kWh/m2)
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9
Frecuencia Acumulada Demanda de Calefacción Madrid
% de Superficie Útil
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
CT Bloques
CT Unifamiliares
30%
20%
10%
0%
0
-20
-40
-60
-80
-100
kWh/m2
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Delimitación de clases de energía



En C y D deben estar el 80 % de los edificios que
cumplan Código Técnico. El 20 % restante estarán
en la zona B y E
A la zona B deben acceder los edificios que estaban
en la zona C previa optimización en un contexto de
rentabilidad económica sin recurrir a energías
alternativas.
El esfuerzo de pasar de clase B a A será similar al
de pasar de clase C a clase B
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Frecuencia Acumulada de la Demanda de Calefacción en
Porcentaje de Superficie Útil. (Madrid)
B
C
D
E
1
0.9
Superficie Útil
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
-80
-90
Demanda de Calefacción (kWh/m2)
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Frecuencia Acumulada de la Demanda de Calefacción en
Porcentaje de Superficie Útil. (Madrid)
A
B
C
D
E
1
0.9
Superficie Útil
0.8
0.7
Ahorro necesario
del 40%
0.6
0.5
0.4
0.3
Ahorro necesario
del 40%
0.2
0.1
0
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
-80
-90
Demanda de Calefacción (kWh/m2)
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13
Frecuencia Acumulada de la Demanda de Calefacción en
Porcentaje de Superficie Útil. (Madrid)
A
B
C
D
E
1
0.9
Superficie Útil
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
-80
-90
Demanda de Calefacción (kWh/m2)
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14
El indicador de entrada a la escala

Variable de normalización
x
   R50  1
x  10


 0.5
R90  1
10
 Se
aplica a Demandas, Consumos y Emisiones
El valor medio se conoce para edificios de viviendas en
función de la severidad climática;
 Los valores R50/10 y R90/10 son independientes del
programa utilizado para determinarlos

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15
Obtención de las medias, R50/10 y
R90/10 para demandas
Demanda de Calefacción Media  a  b * SCI  c * SCI 2
Demanda de Refrigerac ión Media  a  b * SCV  c * SCV 2
Demanda de ACS ( según HE 4) R 50/10  1 R 90/10  1
Demanda de Calefacción
Zona Climática
de Invierno
Viviendas
Unifamiliares
Viviendas en
Bloques
R50/10
R90/10
R50/10
R90/10
A
1.72
3.29
2.14
3.49
B
1.67
2.83
2.02
2.94
C
1.64
2.44
1.83
2.57
D
1.56
2.20
1.66
2.32
E
1.46
1.96
1.56
2.15
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Demanda de Refrigeración
Zona
Climática de
Verano
Viviendas
Unifamiliares
Viviendas en
Bloques
R50/10
R90/10
R50/10
R90/10
1
-
-
-
-
2
-
-
-
-
3
1.47
1.95
1.55
2.33
4
1.33
1.68
1.45
2.04
16
Frecuencia Acumulada de la Demanda de Calefacción en
Porcentaje de Superficie Útil
A
B
C
D
E
Frecuencia Acumulada de la Demanda de Calefacción en
Porcentaje de Superficie Útil
A
B
C
D
E
90%
80%
70%
100%
Cádiz
Almería
Almería
Valencia
80%
Valencia
Sevilla
70%
Sevilla
Bilbao
60%
Barcelona
50%
Granada
40%
Toledo
Bilbao
60%
Barcelona
50%
Granada
40%
Toledo
30%
Vitoria
30%
Vitoria
20%
Zamora
20%
Zamora
10%
Madrid
10%
Madrid
0%
-0.5
Burgos
0
0.5
1
1.5
2
0%
-0.5
WEIBULL
Burgos
0
0.5
1
1.5
2
Demanda de Calefacción Normalizada
Demanda de Calefacción Normalizada
Frecuencia Acumulada de la Demanda de Refrigeración en
Porcentaje de Superficie Útil
Frecuencia Acumulada de la Demanda de Refrigeración en
Porcentaje de Superficie Útil
A
100%
B
C
D
E
B
C
D
WEIBULL
E
90%
Cádiz
80%
60%
Sevilla
50%
Barcelona
40%
Granada
Toledo
30%
Zamora
20%
Madrid
10%
WEIBULL
0
0.5
1
1.5
2
Demanda de Refrigeración Normalizada
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Superficie Útil
Valencia
Cádiz
80%
Almería
70%
0%
-0.5
A
100%
90%
Superficie Útil
Cádiz
90%
Superficie Útil
Superficie Útil
100%
Almería
70%
Valencia
60%
Sevilla
50%
Barcelona
40%
Granada
Toledo
30%
Zamora
20%
Madrid
10%
0%
-0.5
WEIBULL
0
0.5
1
1.5
2
Demanda de Refrigeración Normalizada
17
Formalización de las clases con el
indicador normalizado






Clase A Indicador < 0.2
Clase B 0.2< Indicador < 0.5
Clase C 0.5< Indicador < 1.0
Clase D 1.0< Indicador < 1.5
Clase E Indicador > 1.5
Clases F y G: por determinar
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Propuesta de Representación Formal
Menos
de la Escala
eficiente
Edificio: ___________________________________
Certificación Energética de Edificios
Indicador kgCO2/m2
Localidad/Zona climática: ____________________
Edificio
Objeto
Edificio
Referencia
Más
eficiente
Uso<40
del Edificio: ____________________________
41-60
Certificación
Energética de Edificios
61-85Energía Anual: ______________
Consumo
kWh.
86-120
(objeto
referencia)
>121
83
Más
eficiente
Emisiones de 2 anual:_______________kg CO2
(objeto/referencia
CO
Certificación Energética de Edificios
Certificación
Energética
de Edificios
Demanda
Calefacción
kWh/m
)
Menos
eficiente
2
Edificio: ___________________________________
Localidad/Zona climática:
____________________
2
Certificación
Energética
de Edificios
Demanda Refrigeración kWh/m
Másdel Edificio: ____________________________
Uso
2
Certificación
EnergéticakWh/m
de Edificios
Consumo
eficiente Calefacción
Consumo
Energía Anual: ______________
kWh.
Más
2
Certificación
Energética
de Edificios
(objeto
referencia)
Consumo
Refrigeración
kWh/m
eficiente
Más
Emisiones de 2 anual:_______________kg CO2 2
Consumo
eficiente Agua Caliente Sanitaria kWh/m
Menos
(objeto/referencia
CO
Más
eficiente
)eficiente
Edificio:
___________________________________
Más
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119
D 66
B 18.5
C 90.4
C 7.4
E 13.6
E
D
D
D
D
85
35
141.7
14
7.8
19
Índice


Antecedentes
La directiva DEEE y los métodos de cálculo:
Requisitos mínimos (CTE-HE)
 Escala de certificación







Alcance mínimo de los programas
Datos de partida reglamentarios
Valores por defecto
Validación de programas alternativos
Calibración de programas alternativos
CALENER: 3 Programas Oficiales de Certificación
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20
Alcance mínimo de los programas

Los programas de cumplimentación tendrán tres
módulos básicos:
Definición Geométrica, Constructiva y Operacional
del edificio objeto y sus sistemas de climatización, y
del edificio de referencia y sus sistemas de climatización
 Cálculo del consumo de ambos edificios en condiciones
estándar
 Generación de la documentación administrativa

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21
Alcance mínimo de los programas:
Definición de los edificios

Definición Geométrica:


Definición Constructiva


Definición detallada de la construcción de los cerramientos
opacos, de la conductancia lineal de puentes térmicos y del factor
solar, transmitancia térmica y permeabilidad al aire de los huecos
Definición Operacional


Geometría detallada 3D de la envuelta térmica y las particiones
interiores relevantes para la zonificación del edificio
Se especificará para cada espacio si se trata de un espacio
habitable o no habitable. Para los espacios habitables se precisará
si su uso es residencial o no residencial y si está acondicionado
Definición de los sistemas de climatización

Se definirán como mínimo los sistemas de climatización y las
unidades activas
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Alcance mínimo de los programas:
Definición de los edificios

El edificio de Referencia, se generará automáticamente y
respecto al Objeto, tendrá:







La misma forma y tamaño del edificio objeto.
La misma zonificación interior y el mismo uso de cada zona Los
mismos obstáculos remotos del edificio objeto
Unas calidades constructivas de los componentes de fachada, suelo
y cubierta por un lado y unos elementos de sombra por otro que
garanticen el cumplimiento de la opción simplificada CTE-HE1
La misma demanda de agua caliente sanitaria que el edificio objeto.
El mismo nivel de iluminación que el edificio objeto.
El sistema de iluminación cumplirá estrictamente lo especificado
CTE-HE3
Los sistemas de calefacción, refrigeración y ventilación y sus
rendimientos serán los suministrados por el organismo
competente
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Alcance mínimo de los programas:
Métodos de cálculo
El alcance de los métodos de cálculo susceptibles
de ser utilizados para la calificación energética de
edificios deberá cumplir los requerimientos
especificados en el ANEXO “Marco general en el que
deberá inscribirse el cálculo de la eficiencia energética de los
edificios” de la Directiva europea 2002/91/CE de
16 de diciembre de 2002 relativa a la eficiencia
energética de los edificios (DEEE)
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24
Alcance mínimo de los programas:
Métodos de cálculo

El cálculo del consumo se realizará mediante la
expresión:
Demanda
Consumo 
Rendimient o

El cálculo de la demanda y del rendimiento
seguirán las siguientes pautas:
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Alcance mínimo de los programas:
Cálculo de Demanda

En el documento básico HE1 de limitación de
demanda se establece que:
Los métodos de cálculo susceptibles de ser utilizados para
demostrar el cumplimiento de la opción general se
basarán en cálculo hora a hora en régimen transitorio del
comportamiento térmico del edificio, teniendo en cuenta de
manera simultánea las solicitaciones exteriores e
interiores y considerando los efectos de masa térmica
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Alcance mínimo de los programas:
Cálculo de Demanda




Particularización de las solicitaciones exteriores de radiación
solar a las diferentes orientaciones e inclinaciones de los
cerramientos de la envolvente, teniendo en cuenta las sombras
propias del edificio y la presencia de otros edificios u obstáculos
que pueden bloquear dicha radiación.
Determinación de las sombras producidas sobre los huecos por
obstáculos de fachada tales como voladizos, retranqueos,
salientes laterales etc.
Ganancias y pérdidas por conducción a través de cerramientos
opacos y huecos acristalados considerando la radiación
absorbida.
Transmisión de la radiación solar a través de las superficies
semitransparentes teniendo en cuenta la dependencia con el
ángulo de incidencia.
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Alcance mínimo de los programas:
Cálculo de Demanda






Efecto de persianas y cortinas exteriores a través de coeficientes
correctores del factor solar y de la transmitancia del hueco.
Cálculo de infiltraciones a partir de la permeabilidad de las
ventanas.
Toma en consideración de la ventilación en términos de
renovaciones/hora para las diferentes zonas y de acuerdo con
unos patrones de variación horarios y estacionales.
Efecto de las fuentes internas, diferenciando sus fracciones
radiantes y convectivas y teniendo en cuenta variaciones horarias
de la intensidad de las mismas para cada zona térmica.
Posibilidad de que los espacios se comporten a temperatura
controlada o en oscilación libre
Acoplamiento térmico entre zonas adyacentes del edificio que se
encuentren a diferente nivel térmico
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Alcance mínimo de los programas:
Cálculo de Rendimiento




Cálculo del consumo horario de todos los equipos que
intervengan en las necesidades energéticas, tales como:
Luminarias, calderas, plantas enfriadoras, equipos autónomos en
expansión directa, ventiladores, bombas, sistemas de
condensación, etc.
Cálculo del consumo horario de los equipos teniendo en cuenta
el comportamiento a carga parcial de los mismos.
Cálculo del consumo horario de los equipos teniendo en cuenta
la variación horaria de los parámetros de operación de los
equipos, tales como: temperatura de distribución, temperatura
del aire exterior, etc.
Cálculo de los consumos horarios asociados a las demandas
sensibles y latentes.
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29
Alcance mínimo de los programas:
Documentación Administrativa




Los programas verificarán los requisitos mínimos del CTE
relacionados: Condensaciones, Transmitancias térmicas mínimas,
permeabilidades al aire mínimas de huecos
Los programas generarán un documento administrativo que
permita comprobar la veracidad de los cálculos realizados
durante el control administrativo de la certificación
Se indicarán los elementos constructivos que requieren
justificación de sus parámetros característicos
Se estudia la posibilidad de que parte de esa información sea
enviada telemáticamente a una base de datos centralizada
(regional o estatal) para el tratamiento estadístico
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30
Índice


Antecedentes
La directiva DEEE y los métodos de cálculo:
Requisitos mínimos (CTE-HE)
 Escala de certificación







Alcance mínimo de los programas
Datos de partida reglamentarios
Valores por defecto
Validación de programas alternativos
Calibración de programas alternativos
CALENER: 3 Programas Oficiales de Certificación
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31
Datos de partida reglamentarios
Son de tres tipos:
 Propiedades termohigrométricas de materiales y
productos de construcción



Condiciones operacionales


El Instituto Eduardo Torroja ha coordinado la preparación
de un catálogo de materiales, productos y elementos
constructivos
Si se usan fuentes diferentes han de justificarse los valores
mediante ensayos o cálculos reconocidos
Condiciones estándar de fuentes internas y operacionales para
residencial y no residencial
Datos Meteorológicos

Únicos para todos los programas alternativos
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32
Índice


Antecedentes
La directiva DEEE y los métodos de cálculo:
Requisitos mínimos (CTE-HE)
 Escala de certificación







Alcance mínimo de los programas
Datos de partida reglamentarios
Valores por defecto
Validación de programas alternativos
Calibración de programas alternativos
CALENER: 3 Programas Oficiales de Certificación
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33
Valores por defecto

Son valores de variables cruciales en los métodos de
cálculo que no se preguntan al usuario:







Coeficientes de película interiores
Color de particiones interiores
Distribución de radiación solar en los espacios
Peso del mobiliario
Datos de prestaciones por defecto para unidades activas
Curvas de comportamiento a carga parcial de equipos
Etc.
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34
Índice


Antecedentes
La directiva DEEE y los métodos de cálculo:
Requisitos mínimos (CTE-HE)
 Escala de certificación







Alcance mínimo de los programas
Datos de partida reglamentarios
Valores por defecto
Validación de programas alternativos
Calibración de programas alternativos
CALENER: 3 Programas Oficiales de Certificación
AICIA Grupo de Termotecnia 2005 [email protected]
35
Validación de programas alternativos

Cumplidos los requisitos anteriores los
programas han de superar unas pruebas que
verifiquen su sensibilidad a los diferentes
fenómenos físicos relacionados con el
comportamiento térmico del edificio:
Para el cálculo de demanda:
Los tests del Task 12 de la IEA
 Para el cálculo del consumo:
Simulación de casos sencillos que abarquen un
catálogo mínimo de sistemas

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36
El programa LIDER
Comparación con otros programas
9
Demanda Anual de Refrigeración (MW·h)
8
7
6
5
4
3
2
1
0
600
610
620
630
640
650
Casos
ESP
BLAST
DOE2
SRES/SUN
SERIRES
S3PAS
TRNSYS
TASE
CTE
Demanda Anual de Calefacción y Refrigeración (serie 600: baja inercia)
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37
El programa LIDER
Comparación con otros programas
4
Demanda Anual de Refrigeración (MW·h)
4
3
3
2
2
1
1
0
900
910
920
930
940
950
960
Casos
ESP
BLAST
DOE2
SRES/SUN
SERIRES
S3PAS
TRNSYS
TASE
CTE
Demanda Anual de Calefacción y Refrigeración (serie 900: alta inercia)
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38
Índice


Antecedentes
La directiva DEEE y los métodos de cálculo:
Requisitos mínimos (CTE-HE)
 Escala de certificación







Alcance mínimo de los programas
Datos de partida reglamentarios
Valores por defecto
Validación de programas alternativos
Calibración de programas alternativos
CALENER: 3 Programas Oficiales de Certificación
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39
Calibración de programas alternativos

El uso de la escala de certificación obtenida con el
Método Oficial de Cálculo, obliga a determinar un
factor de calibración de cada programa, obtenido para
un conjunto de edificios representativo, de forma que:
 Valor 


 Promedio 
 Valor  
  Oficial 
 Valor  

   Programa  
 Oficial   Alternativo   Valor 


 Promedio 
 Alternativo 


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40
Calibración de programas alternativos

El uso de la escala de certificación obtenida con el
Método Oficial de Cálculo, obliga a determinar un
factor de calibración de cada programa, obtenido para
un conjunto de edificios representativo, de forma que:
 Valor 


 Promedio 
 Valor  
  Oficial 
 Valor  

   Programa  
 Oficial   Alternativo   Valor 


 Promedio 
 Alternativo 


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Factor de
Calibración
41
Índice


Antecedentes
La directiva DEEE y los métodos de cálculo:
Requisitos mínimos (CTE-HE)
 Escala de certificación







Alcance mínimo de los programas
Datos de partida reglamentarios
Valores por defecto
Validación de programas alternativos
Calibración de programas alternativos
CALENER: 3 Programas Oficiales de Certificación
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42
CALENER: 3 Programas Oficiales
de Certificación

Con fecha de finalización 15 de diciembre,
CALENER se segmentará en 3 programas
CALENER Viviendas
 CALENER Pequeño y Mediano Terciario
 CALENER Gran Terciario

Los dos primeros se basan en LIDER + Motor
Propio para Simulación de Sistemas
El tercero en el DOE2.2
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43
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44
Toda la
funcionalidad de
LIDER
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45
AICIA Grupo de Termotecnia 2005 [email protected]
46
Toda la
funcionalidad de
LIDER
Definición del
sistema de
acondicionamiento
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47
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48
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49
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50
Toda la
funcionalidad de
LIDER
Cálculo de la
Certificación
Definición del
sistema de
acondicionamiento
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51
CONGRÉS D’EDIFICIACIÓ SOSTENIBLE
Qualificació energètica d’habitatges
Mataró, 19 de Octubre de 2005
Certificación Energética
de Viviendas
José L. Molina
AICIA - Grupo de Termotecnia
Escuela Superior de Ingenieros
Universidad de Sevilla