Máster Universitario en Edificación Eficiente y Rehabilitación

Energética y Medioambiental

TRABAJO FINAL DE MÁSTER ESTUDIO ENERGÉTICO Y PROPUESTA DE MEJORAS EN EDIFICIO FIDAS

Curso 2012 - 2013

Profesor: Alejandro Bosqued

Alumno: David Claudel Sánchez

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN

2. ANÁLISIS ENERGÉTICO Y FUNCIONAL

3. PROPUESTAS DE MEJORA

4. CONCLUISIONES

1. INTRODUCCIÓN

DATOS GENERALES

4

NORTE

DATOS DEL EDIFICIO

EDIFICIO ACERO

• Nº plantas: 4

• Sup. Construida: 774,60 m²

• Superficie útil: 759,60 m²

• Material fachada: acero

• Cota planta baja: + 0,10 m

• Orientación: Este-Oeste

EDIFICIO MADERA

• Nº plantas: 2

• Sup. Construida:452,66 m²

• Superficie útil: 447,20 m²

• Material fachada: madera

• Cota planta baja: 0,00 m

• Orientación: Este-Oeste

FRECUENCIA DE USOS

5

ALTA

MEDIA

BAJA

2. ANÁLISIS CLIMÁTICO Y ENERGÉTICO

ESTUDIO CLIMÁTICO

7

• Clima mediterráneo, levemente continentalizado

• Veranos secos y muy cálidos e inviernos suaves y bastante lluviosos

• Tª media anual 19,2°

• Enero el mes más frío 5,5°C Tª mínima media

• Julio el mes más caluroso 36°C Tª máxima media, superando los

40°C

habitualmente

ANÁLISIS ENERGÉTICO

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• La mejor orientación -10° Sur

• La peor orientación +80° Sur

• El edificio tiene orientación Este-Oeste

• Coincide con la peor orientación

• Las fachadas principales del edificio de acero

reciben como máximo 2,5 horas de radiación solar

directa en invierno y 4 hora en verano

• Las fachadas principales del edificio de madera

reciben como máximo 1,5 horas de radiación directa

en invierno y llega a 3 en verano

• La superficie del edificio que más radiación recibe

es la cubierta del edificio de acero recibiendo 7 horas

de radiación solar directa en invierno y 12 horas en

verano

ANÁLISIS ENERGÉTICO

9

• En verano no hay ninguna hora del día en el que

exista en confort en las horas de trabajo

• En invierno no hay ninguna hora del día en el que

exista en confort en las horas de trabajo

• En primavera y otoño hay confort en todas las

horas, excepto las primeras y últimas del día

Como se puede apreciar en

la gráfica hay 3 tipos de

demandas durante el año,

las que sólo demandan

calefacción, las que sólo

demandan refrigeración y

las que tienen una

demanda casi nulas

17 Julio (mayor Tª media)

3 Enero (menor Tª media)

24 Octubre (día intermedio otoño)

CERTIFICACIÓN ENERGÉTICA ACTUAL

10

3. PROPUESTAS DE MEJORA

PROPUESTAS DE MEJORA

12

• Estudio sólo del edificio de acero por el uso puntual del

edificio de madera

JUSTIFICACIÓN DE ESTRATEGIAS BIOCLIMÁTICAS

• Dividir en tres el intervalo de temperaturas. Aporte de calor,

aporte de frío y periodo casi sin aporte

ESTRATEGIAS DE CONSUMO 0

13

La solución se ha conseguido abriendo

rejillas en fachadas opuestas en las zonas

no térmicas. En las zonas térmicas la

solución ha sido combinada con la

ventilación nocturna

VENTILACIÓN NATURAL CRUZADA

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

W/ m2C

-10 0.0k

0 0.4k

10 0.8k

20 1.2k

30 1.6k

40 2.0k

Outside Temp. Beam Solar Diffuse Solar Wind Speed Zone Temp. Selected Zone

NOTE: Values shown are environment temperatures, not air temperatures.

HOURLY TEMPERATURES - pasillo Sunday 22nd April (112) - Sevilla, ESP

En la gráfica se puede observar que con la

ventilación natural se consigue un mayor rango

de confort en las épocas en la que la demanda es

muy baja. Con esta mejora se puede conseguir

no tener demanda en algunos momentos

ESTRATEGIAS DE CONSUMO 0

14

La solución se ha conseguido abriendo

ventanas en las zonas más altas de

fachada de cada zona térmica para que

ese aire nocturno a menos Tª esté

rápidamente en contacto con los

forjados que son los elementos con más

inercia térmica

VENTILACIÓN NOCTURNA

En la gráfica se puede observar la disminución de

demanda en los rangos donde hay mucha

necesidad de refrigerar. En total hay una

disminución de demanda de 6,7 kW

ESTRATEGIAS DE CONSUMO 0

15

• Necesidad de ajustarse CTE-HS3,

la normativa vigente

• 1800 m³/h es el caudal necesario

• El modelo escogido es el MURE 2000

del fabricante Salvador Escoda. Tiene

una eficiencia energética del 70%

INVERNADERO Y RECUPERADOR DE CALOR

En la gráfica se puede observar la disminución de

demanda en los rangos donde hay mucha

necesidad de calefacción. En total hay una

disminución de demanda de 74 kW

ESTRATEGIAS ACTIVAS

16

MÁQUINA DE ABSORCIÓN, CAPTADORES SOLARES Y ACUMULADOR DE

CALOR EN EL TERRENO

Los captadores solares se

integran perfectamente en el

edificio aparte de

aprovechar al máximo la

radiación solar, debido a que

los tubos que lo forman

rotan buscando la mejor

orientación con respecto al

sol. La máquina de

absorción proporciona calor

y frío sólo con energía solar

CÁLCULO DE LA INSTALACIÓN

•La demanda prevista es 38,88 kW

• 25 kW para captadores solares

• 15 kW para acumulación en el terreno

• 25 kW / 0,5 kW cada captador= 50 unidades

de 1,5 x 2,0 m

• Cada m/l de perforación aporta 50 W/ml

• 3 perforaciones de 100 m cada una

• 100 ml x 50 W/ml= 15 kW

ESTRATEGIAS ACTIVAS

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AEROGENERADOR HELICOIDAL DE EJE VERTICAL

• Potencia nominal: 4000 W

• Altura máxima: 4,60 m

• Velocidad de arranque:

3,5 m/s

• Velocidad de parada:

30 m/s

• Velocidad máxima: 55 m/s

• Velocidad nominal: 12 m/s

• Ruido a 12 m/s: 49 dB

NORTH

15°

30°

45°

60°

75°

EAST

105°

120°

135°

150°

165°

SOUTH

195°

210°

225°

240°

255°

WEST

285°

300°

315°

330°

345°

10 km/ h

20 km/ h

30 km/ h

40 km/ h

50 km/ hhrs

348+

313

278

243

208

174

139

104

69

<34

Prevailing WindsWind Frequency (Hrs)

Location: SEVILLA, ESP (37.4°, -5.9°)

Date: 1st January - 31st December

Time: 00:00 - 24:00

© Weather Tool

Rango de influencia para rentabilidad del

aerogenerador. 5,5 m/s= 20 km/h

La potencia requerida por el edificio de madera

es 25 kW, por lo tanto cubriría el 15%.

El aerogenerador está constantemente generando, por lo tanto el

balance anual sale favorable debido al autoconsumo

ESTADO REFORMADO

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ESTUDIO DE COSTES Y AMORTIZACIÓN

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• Ventilación natural: 536,28€

• Ventilación nocturna: 12402€

• Recuperación de calor: 5959,08€

• Invernadero: 35782,05€

• Paneles solares: 27224,44€

• Instalación climat.: 30882,27€

• Geotermia: 16922,15€

• Aerogenerador: 13620,18€

TOTAL: 143329,47€

PRESUPUESTO AMORTIZACIÓN

• Coste total de la inversión:

143329,47€ + 10% IVA= 157662,54€

• Coste total + intereses:

interés anual 6%; préstamo a 10 años

157662,54€ x (1 + 0,06)^10= 282349,78€

• Consumo actual:

119,602 kWh x 792 m²= 94724,78 kWh/m² año

• Consumo previsto:

38,88 kWh x 792 m²= 30792,96 kWh/m² año

• Consumo con recuperador (70% eficiencia):

30792,96 kWh/m² año x 70%= 9337,88 kWh/m² año

• Total de ahorro:

94724,78 – 9337,88= 85396,9 kWh/m² año

• Coste eléctrico (0,18 € kW) (aumento anual 4,2%):

0,18 x (1 + 0,042)^10= 0,27 €

• Ahorro anual:

85396,9 kWh/m² año x 0,27 €= 23056,92€

• Periodo de amortización (Coste total / Ahorro anual)

282349,78€ / 23056,92€= 12,24 años

CERTIFICACIÓN ENERGÉTICA EDIFICIO REHABILITADO

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CONCLUSIONES

21

• Debido a la frecuencia de usos, la rehabilitación sólo sería viable en el edificio de

acero, ya que el edificio de madera tiene un uso muy puntual y las mejoras no

favorecerían en exceso a la amortización

• Con las medidas diseñadas ahorramos el aproximadamente el 80% de consumo

energético

• La inversión necesaria es elevada, por lo tanto se debe estudiar ejecutar el proyecto

por fases, priorizando las estrategias que más ahorros nos aporten

• La amortización se eleva de la media adecuada que son siete años, pero doce años

tampoco es excesivo para un edificio protegido y que va a tener una vida útil muy

elevada