Mejora de la eficiencia energética de un edificio de uso residencial mediante el uso de energías renovables para su climatización

Abstract

Dada la necesidad de reducir las emisiones de CO2 para combatir el cambio climático, las soluciones en el ámbito residencial son: la construcción de viviendas energéticamente eficientes mediante una envolvente térmica adecuada y la elección de equipos de climatización con menor impacto medioambiental posible. Este proyecto engloba ambas soluciones con el fin de obtener unos resultados que demuestren que es posible mejorar la situación actual mediante el uso de energías renovables. El primer paso de este trabajo técnico ha sido la definición de los elementos de la envolvente térmica de un edificio residencial situado en Cádiz (36°31'43.4"N 6°18'10.5"W). El diseño de la envolvente ha permitido calcular la demanda energética del edificio necesaria para proporcionar unas condiciones de temperatura adecuados, mediante el programa informático CYPECAD MEP. Dicha demanda ha supuesto 11,1 kWh/m2·año de calefacción y 10,1 kWh/m2·año de refrigeración (para una superficie útil de 397,26 m2). Estos valores junto con las transmitancias térmicas de los elementos constructivos han permitido validar el cumplimiento del apartado HE1 – Limitación de la demanda energética del Código Técnico de la Edificación (CTE). Por otro lado, se ha calculado el consumo de energía primaria no renovable y se ha confirmado que es inferior al límite máximo permitido, verificado la normativa establecida en CTE DB HE0 - Limitación del consumo energético. También se ha diseñado el sistema de ventilación del edificio para asegurar unas condiciones de salubridad apropiadas para el edificio residencial. Los cálculos de los conductos y aberturas se han efectuado con CYPECAD MEP atendiendo a la normativa establecida en CTE DB HS-3 - Calidad del aire interior. Una vez diseñado el sistema de ventilación, se ha procedido a proyectar el sistema de climatización del edificio basado en energías no renovables. Se obtuvieron las potencias máximas simultáneas de climatización del edificio, 17,11 kW para calefacción y 18,5 kW para refrigeración. A partir de estos datos, se eligieron los equipos idóneos para satisfacer las necesidades térmicas. En una primera opción se utilizaron sistemas tradicionales basados en energías no renovables. El sistema de calefacción se realizó mediante la instalación de una caldera de gas natural Wolf CGB-2-de 20,4 kW y la refrigeración mediante equipos de aire acondicionado multi-split Mitsubishi MXZ y MSZ de 1 a 10,7 kW. El sistema de climatización se ha realizado siguiendo la normativa CTE DB HE-2 - Rendimiento de las instalaciones térmicas. En una segunda opción basada en el uso de energías renovables, se diseñó una instalación con una caldera de biomasa Herz Pelletstar CONDENSATION 10-60 45, con una potencia térmica modulante 13-45 kW acoplada a un sistema de refrigeración por adsorción con gel de silicio-agua Fahrenheit eCoo 20 de 33,4 kW de potencia. Para el funcionamiento del sistema de refrigeración es necesario el uso de una torre refrigeración APAREL TC-021 PFV de 49 kW y de intercambiadores agua-aire colocados en el interior de las viviendas, utilizando fancoils LENNOX Comfair HC de 0,57 a 2,27 kW de potencia. Las emisiones de CO2 y la certificación energética se calcularon mediante la Herramienta Unificada LIDER/CALENER (HULC). El uso de la caldera de biomasa para calefacción y del sistema de refrigeración por adsorción, permiten reducir las emisiones anuales de CO2 en un 52,7% con respecto a la caldera de gas natural y sistema de aire acondicionado por compresión (pasando de 2870,1 kgCO2/año a 1355,8 kgCO2/año). El edificio con climatización con energías tradicionales ha obtenido una clasificación de Eficiencia Energética B, mientras que en el segundo escenario el resultado fue más favorable, clase A. Comparado el consumo del edificio bajo diferentes supuestos de evolución de las temperaturas como consecuencia del cambio climático, se ha observado que un incremento de la temperatura media de 0,8oC (con las variaciones correspondientes de las temperaturas mínimas y máximas) podría producir un aumento en la demanda de energía primaria no renovable del edificio del 47,7%.