Medidas de mejora de la eficiencia energética en instalaciones de climatización

El presente artículo tiene por objetivo realizar un análisis técnico sobre las posibles medidas de mejora en el ámbito de la eficiencia energética que pueden proponerse en el momento de realizar la rehabilitación de instalaciones de climatización.

Eficiencia Energética: La importancia del diseño y la elección de los sistemas térmicos

La función principal del acondicionamiento del aire es mantener unas condiciones determinadas ambientales en un espacio determinado y constituye el objetivo a conseguir en el proceso de diseño y dimensionado de las instalaciones de climatización. La capacidad de los equipos e instalaciones se determina de acuerdo con las cargas térmicas necesarias a compensar y con ello dimensionar los equipos de acondicionamiento del aire, por lo que debe prestarse especial atención al resultado obtenido con objeto de evitar errores que afecten a la calidad del sistema.

El cálculo de las cargas térmicas de los edificios requiere una compleja relación de operaciones que reflejan la interrelación de diferentes parámetros como latitud, orientación, color de los cerramientos, conductividad de los materiales del edificio, etc. Para hacer este cálculo más rápido y certero se han diseñado programas que tienen en cuenta estos factores pero que requieren la introducción precisa de distintos parámetros de entrada. Para el estudio riguroso de las cargas de refrigeración y calefacción será necesario determinar las componentes de carga del espacio que va a ser acondicionado. Para ello, se deben considerar los aspectos físicos que se enumeran a continuación:

• Orientación del edificio y de las diferentes estancias de las que se compone.

• Utilización del local.

• Dimensiones del local.

• Altura entre el suelo y techo y altura libre de los falsos techos.

• Materiales de construcción, así como espesor de paredes, posición de tabiques, etc.

• Condiciones de ambiente circundante, color de las paredes y techumbre, etc.

• Ventanas: dimensiones y situación, material de los marcos, tipo de cristal, etc.

• Puertas: situación, tipo y dimensiones.

• Ocupantes: número por metro cuadrado, tiempo de ocupación y naturaleza de la actividad.

• Alumbrado: tipo y potencia.

• Utensilios productores de calor y maquinaria, así como material electrónico.

• Aire exterior.

• Almacenamiento térmico según el horario de funcionamiento del sistema.

El problema térmico a resolver en cualquier dependencia consiste básicamente en mantener constantes, por medios mecánicos, las condiciones interiores que satisfacen el bienestar térmico de las personas o las condiciones específicas buscadas. Las aportaciones o pérdidas de la zona, además, variarán en cada momento del día en función de cómo varíen las cargas térmicas interiores y exteriores. En verano, el incremento o disminución de la temperatura exterior, la insolación directa sobre las ventanas o el aumento del número de ocupantes generarán unas aportaciones de calor que provocarán variaciones de la temperatura interior. En invierno, el descenso de las temperaturas exteriores generará pérdidas de calor que implicarán también variaciones del descenso de la temperatura interior. Las aportaciones y pérdidas de calor son función de varios factores, no solo la diferencia de temperaturas entre el ambiente interior y exterior, sino que también influirá la incidencia del sol sobre paredes y ventanas, de la introducción de aire exterior a diferente temperatura, el calor generado por las personas y equipos consumidores de energía (lámparas, ordenadores, televisores, etc.). Las instalaciones térmicas, por tanto, deberán ser capaces de compensar pérdidas y ganancias a fin de mantener las condiciones interiores dentro de los límites definidos.

El conjunto de “pérdidas” o de “aportaciones” recibe el nombre de carga térmica que oscilará a través de la época del año e incluso de la hora del día. Todo proyecto térmico comenzará por el cálculo de la carga térmica ya que de él dependerá no solo el tamaño de la instalación térmica, sino otros factores de diseño a considerar. También debemos recordar que tenemos que garantizar una demanda térmica de ACS en los edificios, así como unos niveles de iluminación y unos niveles de ventilación mínimos según normativa de aplicación respectivamente. Es importante, en función de las cargas térmicas calculadas para un edificio o parte de un edificio, conocer los sistemas térmicos con mayor eficiencia energética que se puedan aplicar en función del uso (perfiles de uso) y de las necesidades del edificio. El mismo criterio para demanda de ACS. También será interesante racionalizar las instalaciones de iluminación y de ventilación en función del uso del edificio, realizando un estudio detallado por zonas o espacios que componen ese edificio. Todo ello contribuirá a la determinación de sistemas energéticos más eficientes desde el punto de vista de los consumos energéticos (de los rendimientos) y de las emisiones de CO₂ a la atmósfera. O lo que es lo mismo, obtendremos un etiquetado energético en función de las demandas energéticas y los consumos de energía de las instalaciones térmicas, que se traducirán finalmente en emisiones de CO₂.

Medidas de mejora de la eficiencia energética en rehabilitación para instalaciones de climatización

Medidas pasivas usadas en rehabilitación

En rehabilitación de edificios, una de las medidas de mejora comúnmente usadas es la adicción de materiales aislantes a los cerramientos existentes. Estas medidas de mejora pasivas de la envolvente térmica pueden clasificarse en tres grandes grupos: rehabilitación de cerramientos con aislamiento térmico por el exterior, rehabilitación de cerramientos con aislamiento térmico por el interior y rehabilitación de cerramientos con relleno de cámara de aire con aislamiento. Existen multitud de soluciones constructivas en el mercado que permiten la mejora de envolvente térmica según los tres grupos indicados anteriormente. Los tipos de aislamiento más comúnmente usados en la rehabilitación, también son usados como es lógico en obra nueva, de los cerramientos verticales (fachadas, medianeras…) y en los cerramientos horizontales (cubiertas, azoteas…) de los edificios, principalmente, son los que detallan a continuación:

• Poliestireno expandido (EPS)

• Poliestireno extruido (XPS)

• Lana Mineral

• Poliuretano (PUR)

• Espumas flexibles

El IDAE ha elaborado unas Guías Prácticas de Rehabilitación con los diferentes y principales materiales aislantes, donde se describen cada uno de los aislamientos citados anteriormente. Se detalla en qué partes de una edificación son habitualmente usados o ejecutados, también se exponen casos y aplicaciones prácticas. Aunque se trata de documentos con bastante información, es aconsejable su lectura, al menos alguno de ellos para comprender cómo puede actuar como medida de mejora pasiva en la rehabilitación de una envolvente térmica.

Las Guías Prácticas de Rehabilitación están disponibles para su descarga en los siguientes enlaces:

• Guía Técnica: Sistemas Compuestos de Aislamiento Térmico por el Exterior (SATE) para la Rehabilitación de la Envolvente Térmica de los Edificios.

• Guía Técnica: Soluciones de Aislamiento con Poliestireno Expandido (EPS).

• Guía Técnica: Soluciones de Aislamiento con Poliestireno Extruido (XPS).

• Guía Técnica: Soluciones de Aislamiento con Lana Mineral.

• Guía Técnica: Soluciones de Aislamiento con Poliuretano (PUR).

• Guía Técnica: Soluciones de Aislamiento con Espumas

En el informe de certificación de eficiencia energética tendremos que reflejar medidas de mejora pasiva, es decir, medidas de mejora de la envolvente térmica respecto al estado actual del edificio o parte del edificio. Trabajaremos este aspecto con los programas de certificación. También es importante considerar la rehabilitación de huecos (carpinterías y vidrios), pues aunque no se trata de materiales aislantes como los indicados anteriormente, sí que existen diferentes tipos de marcos y vidrios que mejoran notablemente en comportamiento térmico del elemento, que ayudarán notablemente a reducir pérdidas energéticas de la envolvente y por lo tanto a bajar los límites de la demanda. La guía técnica para la rehabilitación de huecos que también está disponible es la de Soluciones de Acristalamiento y Cerramiento Acristalado. Otros factores a tener en cuenta son las medidas de mejora de los puentes térmicos existentes, que en muchas ocasiones se resuelven con alguno de los métodos de rehabilitación indicados anteriormente. También se incorporan los novedosos sistemas de fachadas como los muros Trombe, muros parietodinámicos, muros solares y acristalamientos especiales.

Medidas activas usadas en rehabilitación

Las actuaciones, de forma resumida y general, deberán encuadrarse en una o más de las tipologías siguientes:

• Mejora de la eficiencia energética de las instalaciones térmicas con energía convencional mediante la sustitución de equipos por nuevos de mayor rendimiento y eficiencia o con la incorporación de sistemas que permitan la recuperación de una parte de la energía térmica (recuperadores de calor).

• Sustitución de energía convencional por energías renovables en las instalaciones térmicas: biomasa, energía geotérmica, energía solar térmica, energía aerotérmica, energía hidrotérmica.

• Apoyo de energía convencional por energías residuales: cogeneración, micro-cogeneración, tri-generación.

Las actuaciones mencionadas ayudarán notablemente a mejorar la calificación energética total del edificio, lo que supone una reducción importante en el consumo de energía primaria no renovable (kW·h/m²·año) y en las emisiones de dióxido de carbono (kg·CO₂/m²·año), y por lo tanto una reducción en la factura energética o consumos del edificio. Esta mejora de su calificación energética podrá obtenerse mediante la realización de una tipología de actuación o una combinación de varias.