Experiencia en edificios: edificios energéticamente eficientes
| Autor | Tonino Amorelli |
| Cargo | CEST |
Introducción
Desde hace algunos años las cuestiones de eficiencia y seguridad energéticas y la protección del medio ambiente han sido temas prioritarios en la política y la economía de los países desarrollados. Se han hecho muchos esfuerzos en este sentido en cuanto a los efectos de las actividades industriales y al transporte. Tras la ronda de discusiones de Kyoto sobre el cambio climático mundial, incluso se presiona más sobre los países desarrollados para renovar los esfuerzos en minimizar las emisiones y mejorar la eficiencia energética en la industria en general. La concentración sobre el transporte y la industria pesada ya ha empezado a producir frutos y no sólo en lo que respecta al medio ambiente. Bill Clinton, presidente de EE.UU., declaró recientemente que "Cada acción emprendida por EE.UU. desde 1970 para mejorar el medio ambiente ha conducido a un aumento de puestos de trabajo y a diversificar la economía" subrayando las oportunidades que pueden surgir de prácticas e innovaciones sensatas desde el punto de vista medioambiental.
Hasta ahora, sin embargo, el impacto de uno de los mayores contribuyentes a las emisiones de CO2 -los edificios- ha sido virtualmente ignorado. Ahora, en general, se reconoce que los edificios contribuyen casi al 50% de todas las emisiones de CO2. Si bien, a pesar de esta alarmante estimación, hay poca evidencia de una amplia adopción de las tecnologías y diseños energéticamente eficientes, aunque se conocen desde hace décadas, siendo el principal elemento disuasorio el coste; hay una percepción generalizada de que implementar nuevos conceptos requiere grandes inversiones. La falta de empresas con visión de futuro, junto con las imperfecciones del mercado de capitales, significa que los beneficios financieros a largo plazo obtenidos mediante la reducción del consumo de energía, tienden a no ser entendidos totalmente. Además, los beneficios que los trabajadores obtienen al mejorar las condiciones laborales y reducir los posibles efectos del así llamado "síndrome del edificio enfermo" provocado por los sistemas artificiales de acondicionamiento del aire y de la utilización de materiales baratos, son difíciles de cuantificar.
Los edificios están, por su propia naturaleza, pensados para ser duraderos; por tanto, centrarse únicamente en proyectos sobre edificios nuevos no puede ser la solución única. Es necesario también enfrentarse al importante tema de reacondicionar los edificios viejos. Esto no debería involucrar una reparación completa de los edificios existentes que, además, no sería práctica, pero podría realizarse escalonadamente algún reacondicionamiento. Sin embargo, para determinar qué opción -reacondicionamiento o nuevo edificio- es la más beneficiosa, deberían considerarse los costes totales en la vida del edificio.
Capacidades de diseño
Las tendencias de eficiencia energética durante una serie de años se han centrado en los equipos electrónicos, tales como la iluminación de baja energía y el equipo de oficina. Se ha dado menos énfasis al recubrimiento externo de edificios. En particular esto se refiere a:
atributos físicos en general ¿ tejado, paredes, cimientos, aislamiento, sellados, puertas
fenestración (diseño y colocación de las ventanas)
movimientos del aire dentro y fuera del edificio (infiltración, exfiltración)
pérdida y ganancia de calor a través de ventanas, techos, suelos y paredes, y
mecanismos de transferencia interna de calor
Alguno de estos aspectos se describen en la Tabla 1. Los sistemas de eficiencia energética tienen que adoptar estos factores para adecuarse al clima en el que se sitúa el proyecto de edificio.
Otro factor que actualmente está siendo considerado, aunque no lo examinaremos aquí, es el estudio de la eficiencia energética del suministro de las materias primas mediante un examen completo de su ciclo de vida.
En EE.UU. los esfuerzos se están concentrando en considerar el "edificio como un todo". Desde una perspectiva de ingeniería esto significa que el edificio debería ser visto como un diseño de sistemas integrados más que como una serie de componentes individuales. Es más fácil para diseños de este tipo incorporar nuevas tecnologías y aprovechar las ventajas de las fuentes de energía renovables como la solar u otras. El US Department of Energy (US DoE) ha desarrollado una herramienta para hacer modelos que puede evaluar el comportamiento energético de diseños de pequeños edificios comerciales. Se espera que con esto, el servicio promoverá la difusión de experiencias y ayudará a las empresas a comprender los beneficios potenciales obtenidos al utilizar diseños de este tipo.
Tabla 1. Consideraciones sobre el recubrimiento externo de un edificio
Fenestración Para iluminación, calentamiento solar y ventilación natural
Climas fríos
Las ventanas grandes orientadas al sur permiten la entrada de luz y calor y, por tanto, reducen la demanda de calefacción "artificial"
Las persianas aumentan las sombras y reducen la radiación solar en los meses de verano, reduciendo la demanda de aire acondicionado
Climas cálidos
Las ventanas orientadas al norte permiten la entrada de luz mientras que minimizan la radiación solar, reduciendo por tanto la demanda de aire acondicionado
General
El diseño barato de marcos de ventanas puede afectar a su comportamiento ¿ las ventanas de aluminio son buenas conductoras del calor y, por tanto, no son adecuadas para climas fríos
Las ventanas orientadas al Este o al Oeste producen grandes incrementos de calor en verano y altas pérdidas de calor en invierno. Se requieren ventanas pequeñas con persianas externas o internas
General Puertas
Las puertas sólidas bien aisladas son más apropiadas para reducir las pérdidas o ganancias de calor
Las puertas de cristal de los comercios tendrían que tomar en consideración los mismos factores que se han descrito antes para las ventanas
Los marcos deberían también ser tenidos en cuenta, como en el caso de las ventanas
Las puertas o entradas de comercios muy transitados, deberían ser giratorias o dobles para crear "amortiguadores de aire" y reducir así las pérdidas o ganancias excesivas de calor
General Cristales Para ventanas o puertas
Recubrimientos
permiten/restringen la transmisión de luz diurna para aumentar/reducir la calefacción solar respectivamente y, en consecuencia, reducir la demanda de calefacción o de aire acondicionado
coeficientes de ensombrecimiento ¿ permiten/restringen la transmitancia de calor con resultados similares a los factores de transmitancia
baja emitancia ¿ reduce el calor emitido desde la cara caliente a la fría; en los climas fríos se coloca en la cara interna y en la externa en los climas cálidos
General Otros aspectos
Aislamiento
las mantas, los tableros rígidos o el relleno sin aglomerar proporcionan buenas propiedades de aislamiento al reducir las pérdidas o ganancias excesivas de calor
Control de la humedad y de las fugas de aire
reduce la condensación y los posibles daños estructurales
barreras de vapor reducen las pérdidas o ganancias excesivas de calor
eliminación de puentes térmicos que aumentan las pérdidas o ganancias de calor
Adaptado de: US DoE, Eficiencia energética y red de energías renovables
Experiencia con edificios nuevos y viejos
Como se ve en la Tabla 2, hay ejemplos en los que programas energéticamente eficientes han sido capaces de utilizar tecnologías de eficiencia energética, todos ellos subvencionados por el programa THERMIE.
Esta parte de demostración del programa JOULE-THERMIE ha financiado, y continúa financiando parcialmente, proyectos que muestran claramente las ventajas de los nuevos diseños y tecnologías eficientes en cuanto a la energía. Sin embargo, se plantea la cuestión de saber a qué se debe que la difusión de tales prácticas esté tan restringida, a pesar de los esfuerzos de la Comisión Europea. En la reciente Expo 98 de Lisboa, se hizo hincapié en el uso de tecnologías existentes pero poco utilizadas en la construcción de la exposición. Lo que también se recalcó fue que no se incurría en gastos extra. En cuanto a las viviendas, algunos arquitectos franceses han declarado que diseñar con características de ahorro energético sólo aumentaría en un 1% sus honorarios, pero reduciría el consumo de energía hasta en un 30%.
Hace ocho años, en el Reino Unido, el Building Research Establishment puso en práctica un Método de Control Medioambiental (BREEAM), que intentaba pasar el mensaje a los constructores y medir los resultados. En el año financiero hasta abril de 1997, los ahorros/beneficios de su programa sumaron 615 mECU, equivalentes a una reducción de 1,4 millones de toneladas de carbón. A su vez, el Building Research Establishment recientemente se ha mudado a unas nuevas oficinas que emplean muchas de las prácticas que promueven y creen que el resultado es un 30% más eficiente energéticamente que los diseños estándar.
Muchas oportunidades para innovar en el sector de la construcción tienen que esperar nuevos desarrollos. En la mayoría de los casos, la solución a medida a un problema no es inmediatamente transferible a otro proyecto; ahora bien, hay bases para una cierta normalización. El etiquetado relacionado con la energía proporciona un medio para dar información sobre las propiedades energéticas de materiales. El empleo de los valores-U ¿ una medida de la capacidad de aislamiento (los valores-U bajos significan mejor capacidad de aislamiento) es un ejemplo de esto, pero hasta ahora los usuarios no están especialmente familiarizados con ello.
Hay bastantes oportunidades para mejorar la eficiencia energética y reducir las subsiguientes emisiones que se pueden obtener reacondicionando los edificios existentes. Los sistemas escalonados antes que la reparación (1) completa podrían catalizar el mercado para conseguir componentes mejores y más eficientes energéticamente. Una demanda creciente podría conducir a una reducción de costes y así animar a una mayor utilización.
Tabla 2. Proyectos de Edificios con Eficiencia Energética
LUGAR DISEÑO/TECNOLOGÍA APLICADA
Bournville House (Birmingham - (RU) Aislamiento transparente aplicado a las paredes exteriores
Caja España (León - E) Sistema de cogeneración de energía
Estación de Chamartín, RENFE (Madrid - E) Sistema de cogeneración de energía
Maison Pleiade (B) Sistema de automatización de hogar para controlar los parámentros de confort
The Green Building (Dublin - Irlanda) Ventilación e iluminación naturales
ESTI Technology Hall (CCI-Ispra - Italia) Distribución racional de aire caliente
Casa solar ausuficiente (Freiburg - D) Energía solar y diseño estructural
Palacio de Exposiciones y Congresos (Linz- A) Iluminación natural y nuevos diseños de ventanas
Anglia University (Chelmsford - RU) Ventilación e iluminación naturales
Oficina de baja energía (Köln - D) Aislamiento, ventilación e iluminación naturales
Leeds City Office Park (Leeds - RU) Ventilación e iluminación naturales
Ejemplos tomados de "Sistemas de edificación con preocupación por la energía" DGJRC/DGXVII
Importancia de la ubicación
En muchos casos no se trata de un simple examen de la aplicación de materiales y del diseño estructural del propio edificio. Como vamos a describir, también es necesario elegir adecuadamente la localización y situación del propio edificio. Estos factores medioambientales no deberían concentrarse sólo en consideraciones climáticas ¿ por ejemplo la fría Europa del Norte y la más cálida Europa del Sur, sino también en las posibilidades del paisaje local para contribuir a las necesidades energéticas del lugar. Puede haber oportunidades para aprovechar las fuentes de energías renovables ¿ eólica o de las mareas, así como también solar. En muchos casos esto puede contribuir a aumentar los recursos nacionales, así como a satisfacer las necesidades energéticas del edificio.
Dos recientes diseños en el Reino Unido, un supermercado Sainsbury en el Millennium Village en Greenwich, Londres y las oficinas del Hyndburn Council en Lancaster, lo demuestran ¿ ambos edificios están ahora en construcción y ambos están relacionados con la regeneración de una zona degradada.
En su sede de Londres, Sainsbury optó por:
ventilación e iluminación naturales
calefacción bajo el suelo empleando el calor desprendido por los refrigeradores
gruesas paredes y suelos de hormigón para almacenar calor durante el día y desprenderlo por la noche
laterales terraplenados en la tierra para reducir las pérdidas de calor en invierno y los aumentos de calor en verano. Esto también les permitirá absorber el ruido de los camiones de reparto
fuentes de energías renovables ¿ turbinas eólicas y pilas solares
El proyecto del Council de Lancaster, que está subvencionado parcialmente por Thermie y que pasa por ser el primer edificio público del Reino Unido de energía-cero, utilizará,
orientación hacia el Sur para aprovechar mejor la luz solar
fuentes de energías renovables
eólica ¿ una única turbina
pilas solares ¿ montadas en el tejado y que proporcionarán 35 MWh anualmente (20% de las necesidades del edificio)
agua ¿ una bomba de calor agua-agua
gruesas paredes para reducir las pérdidas de calor
sistemas de control de la iluminación para conseguir el máximo uso de la luz diurna.
El lugar es un excelente ejemplo de cómo el ambiente natural puede explotarse sin impactos negativos y, de hecho, las menores demandas de energía del edificio significan una contribución neta a la red nacional.
Conclusiones
La cuestión del coste siempre será fundamental para las empresas que piensan construir grandes e incluso pequeños edificios. No hay escasez de conocimientos, tecnologías o experiencia general, en el diseño, pero, como frecuentemente es el caso, para la aceptación y aplicación de tecnologías nuevas e innovadoras, el factor limitante es el coste.
Sin embargo, como una oportunidad para cumplir los controles y las normas medioambientales, la construcción energéticamente eficiente se muestra como una posible solución para las crecientes preocupaciones por las emisiones de CO2. La combinación de edificios energéticamente eficientes con medidas que afectan a los aparatos eléctricos, podría tener un fuerte impacto en un área que, si se buscara, podría dar resultados positivos a corto y largo plazo.
En una conferencia reciente que organizó la Comisión Europea en Lisboa se volvieron a pedir apoyos para la investigación y los proyectos de demostración. Se propuso un presupuesto de 300 mECU. Sin embargo, en la misma conferencia, se cuestionaron las razones de estas subvenciones debido a que pocas "personas corrientes" se beneficiarían de los resultados. Con el Quinto Programa Marco, que dedica parte de su trabajo a la "ciudad de mañana" y a la "eficacia energética para una Europa competitiva" y pensando aún en proyectos de demostración, es importante promover acciones innovadoras que sean capaces de proporcionar beneficios a los ciudadanos europeos de un modo directo.
El problema subyacente es que mientras existen los medios financieros para el desarrollo de estos proyectos, en proyectos de demostración, hay poca difusión efectiva de las lecciones aprendidas hacia el mercado en general. Y es aquí donde se podría prever un impacto mucho mayor, desde el punto de vista medioambiental, económico y social. La inercia de la industria podría mitigarse a través de incentivos fiscales para la aplicación de las tecnologías o a través de regulaciones más severas en la fase de planificación. Una comprensión más completa de los costes/beneficios obtenidos al utilizar estas alternativas también podría desempeñar un papel, como también lo podría el hecho de identificar más certeramente cuáles son los participantes en el proceso de toma de decisiones a los que debería dirigirse la información pertinente.
Una combinación de estos esfuerzos podría tener un impacto significativo en una amplia gama de industrias. Aparte de crear nuevas oportunidades de empleo también ayudaría a la creación de ciudades sostenibles antes que proporcionar exclusivamente un pequeño número de edificios sostenibles.
Palabras clave
eficiencia energética, construcción, energías renovables, práctica óptima, Kyoto
Nota
Sugerido recientemente por los consultores Oscar Faber.
Referencias
CO2 targets to drive change in buildings¿ energy efficiency, ENDS Report 282, pág. 42, julio 1998.
Buildings for the 21st Century, US Department of Energy, Energy Efficiency and Renewable Energy Network ¿ http://www.eren.doe.gov/buildings/bldg21c/
Clean Sweep with a Dream Team, Financial Times, jueves 11 de junio, 1998.
The Building Blocks of Energy Efficiency, Green Futures, julio/agosto, 1998.
Contacto
Dr. Tonino S. Amorelli, CEST
Tel.: +44 171 354 9942, fax: +44 171 354 4301, correo electrónico: tamorelli@cest.org.uk
Sobre el autor
Tonino Amorelli es Licenciado y Dr. en Química por la Universidad de Gales, College of Cardiff, Reino Unido. Antes de pertenecer al CEST trabajó en el IPTS como coordinador del proyecto de materiales avanzados. Con anterioridad realizó durante 2 años investigaciones en catálisis en aplicaciones de automoción. Sus intereses en investigación incluyen los materiales para automoción, composites, materiales biomédicos y aspectos generales de la transferencia de tecnología.
The IPTS Report, is the refereed techno-economic journal of the IPTS,edited by D. Kyriakou, published monthly in English, French, German and Spanish.
