Colección Documentos Ciemat

LA EVALUACIÓN ENERGÉTICA COMO INSTRUMENTO PARA LA RENOVACIÓN URBANA. ACTUACIÓN EN VIVIENDAS SOCIALES DE MADRID

SILVIA SOUTULLO CASTRO Mª. NURIA SÁNCHEZ EGIDO RAFAEL OLMEDO MEZCUA EMANUELA GIANCOLA MARÍA DEL ROSARIO HERAS CELEMÍN

GOBIERNO DE ESPAÑA

MINISTERIO DE ECONOMÍA Y COMPETITIVIDAD

Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas

 

LA EVALUACIÓN ENERGÉTICA COMO INSTRUMENTO PARA LA RENOVACIÓN URBANA. ACTUACIÓN EN VIVIENDAS SOCIALES DE MADRID

Silvia SOUTULLO CASTRO Mª. NURIA sÁNCHEZ EGIDO rAFAEL OLMEDO MEZCUA EMANUELA GIANCOLA MARÍA DEL ROSARIO HERAS CELEMÍN

Es propiedad:

EDITORIAL CIEMAT Avda. Complutense, 40 28040-MADRID 2016

Catálogo general de publicaciones oficiales http://www.060.es

Depósito Legal: M-8202-2016 ISBN: 978-84-7834-754-4 NIPO: 721-16-067-2

El CIEMAT no comparte necesariamente las opiniones y juicios expuestos en este documento, cuya responsabilidad corresponde únicamente a los autores.

PRÓLOGO

El cambio climático (CC) es la amenaza medioambiental más grave a la que se enfrenta la humanidad. Desgraciadamente, los trabajos científicos que explican y modelizan los efectos de las emisiones a la atmosfera de Gases de Efecto Invernadero (GEI) no ofrecen dudas sobre las consecuencias catastróficas e irreversibles que se pueden producir en el planeta, si no tomamos con urgencia medidas para mantener el aumento de la temperatura media de la Tierra, respecto a la temperatura que había en la era preindustrial, por debajo de 2ºC. Hoy este aumento es de 0,8ºC y ya sentimos efectos meteorológicos y ambientales graves, atribuibles a los GEI. Son varios los frentes en los que hay que combatir el CC. Entre ellos el de la energía es muy relevante, pues es responsable de aproximadamente el 60% de las emisiones de GEI, producido por la combustión de recursos fósiles. Urge, por tanto, un cambio a un nuevo sistema energético de bajo o nulo carbono, que se debe dirigir a todos los ámbitos en los que se pueda aplicar una solución de generación o consumo más limpia: industria, transporte, edificación, infraestructuras, etc. Las herramientas para el cambio citado son, en primer lugar el ahorro y la eficiencia energética, de la que se espera de acuerdo con la Agencia Internacional de la Energía la mayor reducción en emisiones de CO2 en 2035, alrededor del 45%, seguida por las enérgicas renovables, la eliminación de CO2 de la atmósfera y la energía nuclear.

La edificación consume la tercera parte de la energía final, siendo, por ello, un foco principal de las políticas de ahorro y eficiencia, junto a las ciudades inteligentes. Por ello, los proyectos tratados en esta publicación cobran una importancia especial, como referencia de los que se deben afrontar en el futuro, en el que se espera un cambio sustancial en nuestras viviendas y lugares de trabajo, y en el ámbito urbano. En este cambio queda mucho por hacer en I+D+i, regulación, industrialización y apoyo financiero para construir el mercado que lo sustente. La administración juega un papel fundamental en este empeño, como agente regulador, como facilitadora del desarrollo tecnológico e industrialización y como promotora de proyectos de eficiencia energética particularmente en edificios públicos, en los que deben ver los ciudadanos una actuación ejemplarizante. Dentro del papel facilitador del desarrollo tecnológico, que se espera de la Administración en colaboración con la empresa y los centros de I+D, cobran un papel relevante los proyectos de demostración, en los que se prueban de forma realista e integral todos los elementos técnicos y económicos de las soluciones, y que son la puerta para obtener la confianza de los agentes financieros, esencial para conseguir el mercado. Dentro del campo de la I+D+i, el objetivo de largo plazo marcado por la UE, de edificios de consumo energético cero, o casi cero, necesita un gran esfuerzo de desarrollo de nuevos materiales y sistema bioclimáticos, así como del aprovechamiento solar pasivo y utilización de las energías renovables. En España tenemos buenos grupos de investigación capaces de dar respuesta a las demandas de ahorro y eficiencia en edificación, entre ellos, la Unidad de Eficiencia Energética en la Edificación del CIEMAT, pionera en esta materia, que viene trabajando en el tema desde los años 80, habiendo coordinado varios proyectos I+D y demostración de envergadura. Los proyectos objeto de esta publicación son un ejemplo más de esta labor. Así pues, sea bienvenida esta publicación, que recoge la experiencia de proyectos de eficiencia energética en viviendas sociales y, ojalá, estos proyectos sean el germen de otros muchos de esta naturaleza, tan necesarios para mitigar los efectos del cambio climático y conseguir una sociedad más sostenible. Ramón Gavela González Director del Departamento de Energía CIEMAT

PRESENTACIÓN

El desarrollo urbano produce grandes transformaciones en las ciudades sobre todo en los vecindarios e industrias existentes, debiendo mejorar los sistemas de transporte y otros servicios públicos y privados. La renovación y la expansión de las áreas urbanas deben además posibilitar el acceso a la tecnología y a la cultura. Los urbanistas promueven un balance no solo para preservar el medio ambiente y desarrollar grandes ciudades, sino también para mantener las raíces culturales de la ciudad. A partir de estos conceptos, e identificado las carencias generalizadas en la promoción de vivienda pública, el Consejo de Dirección de la Empresa Municipal de la Vivienda de Madrid (EMV) [1] asume la responsabilidad social y técnica mediante el desarrollo de una línea de trabajo denominada “Estrategia de Eficiencia Energética y Adecuación Ambiental”. En este ámbito de actuación, la EMV [1] y el Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) [2] firman un Convenio Marco de colaboración. En esta publicación se presenta la información más relevante referida a tres proyectos de actuación integrada sobre aspectos energéticos en viviendas sociales nuevas y existentes en Madrid. Estas actuaciones fueron aceptadas en convocatorias internacionales y con financiación parcial de la Unión Europea (UE), en los que el CIEMAT [2] colaboró con la EMV [1]. Estos proyectos son: 1.- “Altener Houses” en el barrio del Oeste de San Fermín, 2.- "Regen-Link" en el barrio de San Cristóbal de los Ángeles y 3.- "Sunrise" en el Nuevo Ensanche de Vallecas.

 

Hechos no fuisteis para vivir como brutos, sino para perseguir virtud y conocimiento”. Dante, “El infierno", canto XXVI, vv. 112-120

 

ÍNDICE

PRÓLOGO .................................................................................................................................................... 1 PRESENTACIÓN ......................................................................................................................................... 3 1 INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................... 9 1.1

NORMATIVA ........................................................................................................................ 10

1.2 POLÍTICAS PÚBLICAS: VIVIENDAS SOCIALES DE ALTA EFICIENCIA ENERGÉTICA ........................................................................................................................................... 13 1.3

MONITORIZACIONES DE EDIFICIOS REALIZADAS POR LA UIE3 ............................ 14 1.3.1

Tipología del edificio: viviendas ................................................................................ 15

1.3.2

Tipología del edificio: oficinas .................................................................................. 16

1.3.3

Tipología del edificio: centro educativo - formativo .................................................. 17

1.3.4

Monitorizaciones en espacios exteriores ................................................................... 18

2 METODOLOGÍA EXPERIMENTAL ................................................................................................... 19 2.1

CONOCIMIENTOS PREVIOS .............................................................................................. 21

2.2

DISEÑO Y EJECUCIÓN EXPERIMENTAL ........................................................................ 23

2.3

TRATAMIENTO PREVIO DE LOS DATOS ....................................................................... 24

2.4

ANALISIS CLIMÁTICO EXPERIMENTAL ........................................................................ 24

2.5

EVALUACIÓN TÉRMICA DE LAS VIVIENDAS .............................................................. 25 2.5.1

Oscilación Térmica .................................................................................................... 26

2.5.2

Grados de Calefacción o Enfriamiento Efectivo ........................................................ 26

2.5.3

Día Tipo. .................................................................................................................... 26

3 PROYECTOS DE DESARROLLO URBANO .................................................................................. 29 4 ALTENER HOUSES ............................................................................................................................ 33 4.1

CONOCIMIENTOS PREVIOS .............................................................................................. 35

4.2

4.3

4.1.1

Descripción de los edificios ....................................................................................... 35

4.1.2

Descripción de las estrategias pasivas ...................................................................... 36

4.1.3

Descripción de los sistemas ....................................................................................... 39

4.1.4

Calificación de los edificios con CE3X ...................................................................... 41

DISEÑO DE LA MONITORIZACIÓN ................................................................................. 44 4.2.1

Identificación de las viviendas monitorizadas ........................................................... 44

4.2.2

Descripción de los sensores ....................................................................................... 46

4.2.3

Campaña de medidas ................................................................................................. 47

EVALUACIÓN TÉRMICA ................................................................................................... 49 4.3.1

Temperaturas medias ................................................................................................. 49

4.3.2

Día tipo ...................................................................................................................... 56

4.3.3

Oscilación térmica ..................................................................................................... 64

4.3.4

Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo ......................................................... 74

4.3.5

Consumos ................................................................................................................... 84

4.3.6

Conclusiones .............................................................................................................. 84

5 REGEN LINK......................................................................................................................................... 89 5.1

5.2

5.3

CONOCIMIENTOS PREVIOS .............................................................................................. 90 5.1.1

Descripción de los edificios ....................................................................................... 90

5.1.2

Descripción de las estrategias pasivas ...................................................................... 92

5.1.3

Descripción de los sistemas ....................................................................................... 93

5.1.4

Calificación del edificio con CE3X ............................................................................ 95

DISEÑO DE LA MONITORIZACIÓN ................................................................................. 98 5.2.1

Identificación de las viviendas monitorizadas ........................................................... 98

5.2.2

Descripción de los sensores ....................................................................................... 99

5.2.3

Campaña de medidas ............................................................................................... 101

EVALUACIÓN TÉRMICA ................................................................................................. 102

5.3.1

Temperaturas medias ............................................................................................... 103

5.3.2

Día tipo. ................................................................................................................... 108

5.3.3

Oscilación térmica ................................................................................................... 116

5.3.4

Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo ....................................................... 124

5.3.5

Conclusiones ............................................................................................................ 133

6 SUNRISE ............................................................................................................................................. 139 6.1

6.2

6.3

CONOCIMIENTOS PREVIOS ............................................................................................ 141 6.1.1

Descripción del edificio ........................................................................................... 141

6.1.2

Descripción de las estrategias pasivas .................................................................... 142

6.1.3

Descripción de los sistemas ..................................................................................... 145

6.1.4

Calificación del edificio con CE3X .......................................................................... 148

DISEÑO DE LA MONITORIZACIÓN ............................................................................... 149 6.2.1

Identificación de las viviendas monitorizadas ......................................................... 149

6.2.2

Descripción de los sensores ..................................................................................... 150

6.2.3

Campaña experimental ............................................................................................ 152

EVALUACIÓN TÉRMICA ................................................................................................. 153 6.3.1

Temperaturas medias. .............................................................................................. 154

6.3.2

Día tipo .................................................................................................................... 160

6.3.3

Oscilación térmica ................................................................................................... 163

6.3.4

Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo ....................................................... 172

6.3.5

Consumos ................................................................................................................. 183

6.3.6

Conclusiones ............................................................................................................ 185

7 CONCLUSIONES ............................................................................................................................... 189 8 REFERENCIAS................................................................................................................................... 191

Capítulo

1

1 INTRODUCCIÓN

La mejora de la calidad de vida y de la eficiencia energética en entornos urbanos fomenta el desarrollo de políticas internacionales que posibilitan un consumo sostenible y racional, equilibrando el uso de los recursos naturales y el desarrollo económico-social. Las estrategias en materia medioambiental fijan objetivos a medio y largo plazo que permiten asegurar el suministro futuro de energía, garantizando una disminución del impacto ambiental mediante la reducción de las emisiones globales mundiales de gases de efecto invernadero. Para ello, es necesario que se involucren y se coordinen tanto las administraciones públicas locales y nacionales, como las organizaciones internacionales. Dentro de este último grupo destacan la Agencia Internacional de la Energía (AIE) [3] o la Agencia Internacional de las Energías Renovables (IRENA) [4]. La creciente concienciación ambiental promueve la construcción de ambientes urbanos más eficientes, basados en el aprovechamiento de los recursos naturales (materiales locales, clima local, residuos urbanos… etc.) y en la mejora de las tecnologías e infraestructuras energéticas mundiales. La AIE [3] destaca la relevancia del incremento paulatino de la utilización de las renovables en la generación de energía, y la necesidad de profundizar en las medidas ya adoptadas en materia de eficiencia energética. Este tipo de políticas de rendimiento energético en los sectores de la industria, el transporte y la edificación se están implementando en la Unión Europea (UE-28), suponiendo el sector de la edificación un 60% de la reducción total

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Capítulo 1. Introducción

obtenida mediante la aplicación de estas políticas. En el año 2013, sólo el sector residencial representa un 26.8% del consumo final de energía en la UE-28, valor que se incrementa hasta un 40% en el sector de la edificación: residencial y de servicios (Eurostat [5]). En estas mismas estadísticas, se indica que el porcentaje en España en el sector de la edificación es de un 31% y en el sector residencial de un 18.5%, valores inferiores en ambos casos a los porcentajes de la UE-28. Las estadísticas eléctricas anuales elaboradas por el Ministerio de Industria, Energía y Turismo [6], indican además que el porcentaje de demanda de energía eléctrica del sector residencial en España en el año 2012 fue de un 29%. Estos porcentajes significativos del consumo final de energía y de la demanda eléctrica del sector residencial, junto con la gran potencialidad de ahorro energético en la edificación, hacen de este sector un elemento clave en las políticas de desarrollo sostenible en la UE para la reducción del consumo de energía final y de las emisiones de gases contaminantes al ambiente. En el año 2012, la emisión de gases de efecto invernadero en la UE-28 se cifra en 3.1x 109 Toneladas [7]. En el caso de España estas políticas sirven además para paliar parcialmente la gran dependencia energética exterior del país, debido a la situación actual de déficit energético.

1.1 NORMATIVA En este marco, en el año 1993 la UE aprobó la Directiva 93/76/EEC [8] relativa a la limitación de las emisiones de dióxido de carbono mediante la mejora de la eficacia energética (SAVE), legislando aspectos relativos al consumo de energía en edificios. Esta normativa inicial es deficiente en cuanto a la mejora del comportamiento térmico de los edificios, al no considerar factores como la utilización de fuentes de energía renovables, el diseño bioclimático y la influencia de los sistemas de calefacción y refrigeración. Para paliar estas limitaciones, la UE desarrolló la Directiva 2002/91/CE [9] relativa a la eficiencia energética de los edificios, con un objetivo fijado para el año 2020 del 20% del consumo de energía procedente de energías renovables. Además, se potencia la denominada arquitectura bioclimática mediante la utilización de técnicas tanto pasivas como activas que reduzcan la demanda energética. La transposición de la directiva europea Directiva 2002/91/CE [9] en España, se efectúa en primer término mediante la elaboración del Código Técnico de la Edificación (CTE; RD 314/2006) [10], cuyo antecedente es la Ley de Ordenación de la

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Capítulo 1. Introducción

Edificación (Ley 38/1999 LOE) [11]. El objetivo del Código Técnico es promover la innovación y la sostenibilidad en los procesos de edificación y de urbanización, mejorando la calidad de los edificios y de sus instalaciones. El CTE se estructura en dos partes principales: una parte que contiene los requisitos de seguridad y habitabilidad de la edificación, y las disposiciones generalistas, y otra parte constituida por los Documentos Básicos. Estos documentos contienen procedimientos, reglas técnicas y ejemplos de soluciones que permiten determinar si el edificio cumple con los niveles de prestación establecidos. En el ámbito de la habitabilidad, el “Documento Básico HE” (de Ahorro de Energía), detalla los requisitos energéticos que deben cumplir tanto los edificios de obra nueva como los que se reformen o rehabiliten. Entre los requisitos detallados en el documento están la limitación de la demanda energética, la eficiencia mínima de las instalaciones térmicas y de iluminación, así como los aportes mínimos de energías renovables en cuanto a la producción de agua caliente sanitaria por energía solar térmica y a la producción de energía eléctrica de origen solar mediante fotovoltaica. En el año 2013 se aprueba mediante la orden FOM/1635/2013 [12] una actualización de este documento para establecer nuevos criterios de cumplimiento del CTE DB HE 0 “Limitación del consumo energético”, basados en el consumo de energía primaria no renovable. Continuando con la transposición de la Directiva 2002/91/CE [9], en el año 2007 se aprueba el Real Decreto 1027/2007 que actualiza el Reglamento de Instalaciones Térmicas (RITE, 2007) [13], definiendo nuevas exigencias de ahorro y de eficiencia energética de las instalaciones en coherencia con el “Documento Básico HE” del CTE. Estas exigencias se concretan principalmente en mejorar el rendimiento energético de los equipos de generación de calor y frío, mejorar el aislamiento en los equipos y las conducciones de los fluidos térmicos, mejorar la regulación y control de los sistemas, utilizar sistemas de recuperación de energía y potenciar el uso de fuentes de energía renovables. Además, el Reglamento impone la obligación de revisar y actualizar las exigencias de eficiencia energética en períodos de al menos cinco años. Un nuevo impulso a nivel europeo para apoyar la energía sostenible, fue el desarrollo de la Directiva 2006/32/CE [14] sobre la eficiencia del uso final de la energía y los servicios energéticos. Esta directiva contribuye en diversos ámbitos como el medioambiental, el económico y el social al desarrollo de nuevas políticas

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Capítulo 1. Introducción

gubernamentales como los Planes Nacionales de Acción y Eficiencia Energética. En estos planes, se definen las medidas concretas que llevarán a cabo los países para alcanzar el objetivo de ahorro energético del 9% en el año 2016. Posteriormente, en el año 2010 se aprobó la directiva 2010/31/UE [13] relativa a la eficiencia energética en los edificios, que deroga la Directiva 2002/91/CE [7]. En este marco jurídico, se promueve el incremento de edificios de consumo energético casi nulo, acelerando el desarrollo y uso de tecnologías de mayor rendimiento energético y de baja emisión de carbono, en concordancia con el Plan Estratégico Europeo de Tecnología Energética. Esta cantidad de energía mínima debe estar cubierta en amplia medida por energía procedente de fuentes renovables producida ‘in situ’ o en el entorno. La directiva 2010/31/EU [15] insta además a los estados miembros a adoptar metodologías de cálculo de la eficiencia energética en los edificios, fijando unos requisitos mínimos de eficiencia energética con niveles óptimos de rentabilidad. La directiva exige además a los países la puesta en marcha de sistemas de certificación de la eficiencia energética de los edificios, que informen del impacto de la calefacción y de la refrigeración en las necesidades de energía del edificio, del consumo de energía primaria y de las emisiones de dióxido de carbono. Además estos certificados incluyen recomendaciones para la reducción del coste energético. En España, en el año 2007 entraba en vigor el Real Decreto 47/2007 [16], que obliga a poner un “Certificado de Eficiencia Energética” a disposición de los compradores o usuarios de los edificios de nueva construcción. El certificado presenta una etiqueta energética que asigna una calificación energética a cada edificio según una escala A-G, donde A significa más eficiente. Con posterioridad el Real Decreto 235/2013 [17], que deroga el anterior RD 47/2007 [16], amplía el ámbito de actuación a todos los edificios. En este nuevo certificado energético, además de la calificación de eficiencia energética se indican valores como el consumo estimado, la cantidad de CO2 que emite a la atmosfera y los requisitos mínimos de eficiencia energética. Para la obtención de forma simplificada de estas etiquetas de eficiencia energética, se han desarrollado diversas herramientas informáticas. La certificación energética de las viviendas de los proyectos que se presentan en esta publicación, se han simulado con el programa de simulación estático CE3X [18]. La metodología seguida se compone de tres fases: evaluación de los casos de estudio, diseño del edificio (geometría, huecos y parámetros constructivos), y definición de las cargas internas del edificio (equipos de calefacción y refrigeración, etc.).

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Capítulo 1. Introducción

Estas normas se conforman como el principal marco legislativo de regulación del desarrollo del sector de la edificación en España. Sin embargo, además de toda la normativa desarrollada, sigue siendo necesario el apoyo de las administraciones públicas españolas para introducir estos criterios de eficiencia en el ámbito privado, impulsando un cambio de modelo en el sector de la construcción, incluido el área específica de la edificación histórica [19].

1.2 POLÍTICAS PÚBLICAS: VIVIENDAS SOCIALES DE ALTA EFICIENCIA ENERGÉTICA En el ámbito local de la Administración Pública de Madrid, la Empresa Municipal de la Vivienda y Suelo (EMVS) [1], perteneciente al ‘Área de Gobierno de Urbanismo y Vivienda’ del Ayuntamiento de Madrid, es responsable de la política de vivienda, y del desarrollo de programas para la promoción y la gestión de viviendas sociales. Esta sociedad anónima municipal, facilita el acceso a la vivienda mediante los programas de fomento del arrendamiento y los programas de adjudicación de viviendas de nueva construcción con protección pública. La EMVS [1] potencia además la rehabilitación de viviendas, para mejorar la habitabilidad, la accesibilidad y la sostenibilidad del patrimonio edificado. En definitiva, la EMVS [1] potencia un desarrollo urbano sostenible que adapta la vivienda a las nuevas demandas sociales, favoreciendo la innovación, la sostenibilidad y la calidad residencial. En esta línea de actuación, la EMVS [1] participa en numerosos programas nacionales e internacionales de I+D+I, que orientados a racionalizar los consumos energéticos, fomentan la eficiencia y el ahorro energético en los edificios residenciales. Entre los principales objetivos de estos programas se destacan: el establecimiento de nuevas tipologías de vivienda más flexibles, el desarrollo de sistemas constructivos de mayor eficiencia, la gestión eficaz de los recursos naturales, la posibilidad de reciclaje, y la integración en la edificación de diferentes tecnologías de producción distribuida de energía (biomasa, geotérmica de baja entalpía, minieólica, solar fotovoltaica, o solar térmica). En conclusión, la EMVS [1] promueve el desarrollo de viviendas sociales de alta eficiencia energética, que disminuyan la demanda de energía y reduzcan las emisiones de CO2 al ambiente, garantizando las condiciones de confort térmico interior.

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Capítulo 1. Introducción

Para determinar si se alcanzan estos objetivos, la Unidad de Eficiencia Energética en la Edificación (UiE3) del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) [2], colabora activamente con la EMVS [1] en la realización de proyectos de investigación en el ámbito del urbanismo sostenible y de la construcción de alta eficiencia energética. La UiE3 posee una amplia experiencia en la realización del análisis energético de los edificios, identificando el edificio como un sistema complejo que se resuelve de forma directa mediante la simulación, e inversa mediante la monitorización. Si bien la simulación es muy útil en la fase de diseño del edificio, existen múltiples factores que hacen necesaria la monitorización en condiciones reales de uso del edificio construido (las desviaciones en la ejecución de la obra frente al proyecto del edificio, las simplificaciones en la caracterización del comportamiento energético, o la falta de información específica de los cerramientos constructivos). En la monitorización, se efectúa un análisis experimental del comportamiento energético de las viviendas, siendo necesario conocer una serie de variables de entrada y las condiciones de contorno. En esta línea de investigación, desde el año 1986 la UiE3 realiza el análisis energético experimental de diferentes tipologías de edificios, en diferentes localizaciones en España (diferentes climatologías), basado en las monitorizaciones realizadas. Estas monitorizaciones iniciales se describen en diversos documentos [20], [21] y [22]. Además se dispone del Laboratorio de ensayos Energéticos para Componentes de la Edificación (LECE) [23] y [24], en el que se realizan ensayos de caracterización de componentes constructivos.

1.3 MONITORIZACIONES DE EDIFICIOS REALIZADAS POR LA UIE3 En este punto, se describen brevemente las monitorizaciones más relevantes efectuadas por la UiE3, a excepción de las realizadas en el marco de los proyectos de colaboración con la EMVS que se detallan en capítulos posteriores del libro. Las monitorizaciones indicadas hacen referencia a viviendas sociales (unifamiliar o multifamiliar), edificios de oficinas y centros formativos. La duración de la campaña experimental en todos los edificios monitorizados es de al menos un año, de forma que se pueda evaluar el comportamiento térmico en los periodos invernal y estival. A

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Capítulo 1. Introducción

continuación se presentan los proyectos seleccionados divididos en base a la tipología del edificio.

1.3.1 Tipología del edificio: viviendas En Pedrajas de San Esteban (Valladolid) (incluidas en el Proyecto MONITOR de la U.E.) y en Alpera (Albacete): se evalúan dos bloques de apartamentos con el mismo diseño y orientación Norte-Sur, localizados en distintas zonas climáticas. Entre las estrategias implementadas destacan la galería acristalada en orientación sur con un muro de gran inercia térmica en la separación con el espacio interior de la vivienda, un colector de aire en la fachada sur (introduce aire caliente a la zona norte), y una distribución diferente de los huecos de las fachadas según la orientación, que además potencie la ventilación cruzada. En la distribución de la energía utilizada en los apartamentos (habitados), se observa que en ambos casos el aporte solar es un valor significativo, superior al 65%. En Aguilar de Campoo (Palencia): se evalúa un bloque de viviendas habitado, localizado en una zona con climatología de montaña. Las viviendas están caracterizadas por la existencia de un atrio central de distribución, que incrementa la luminosidad y la ganancia solar. En el periodo estival se potencia el efecto chimenea en el atrio, en contraposición con el periodo invernal en el que se potencia el efecto invernadero. En los estudios realizados se analiza la evolución térmica en el interior de las viviendas, pero no se dispone de la información del consumo en calefacción de cada vivienda. Se estudia el efecto de la estratificación térmica en el patio así como la temperatura interior de las 3 viviendas analizadas, obteniéndose resultados similares dentro de los niveles de confort. En Torquemada (Palencia): se evalúan unas viviendas adosadas distribuidas en dos alturas, que tienen un invernadero en la fachada sur con un muro de gran inercia térmica en la separación con el interior. Los resultados muestran que en el invernadero existe un gradiente de temperaturas de hasta 12ºC, y que los sistemas de evacuación

cenital

del

aire

caliente

son

más

efectivos

para

evitar

el

sobrecalentamiento en verano. Además, también se obtiene el balance global de la energía, considerando el valor de la energía auxiliar medida en las viviendas, siendo relevante también en este caso el aporte solar (63%). En Pozoblanco (Cordoba) y en Cantimpalos (Segovia): se evalúan viviendas adosadas con una distribución interior similar, pero diferente diseño. Al igual que en

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Capítulo 1. Introducción

otros proyectos, las viviendas presentan una galería acristalada en la fachada sur, con un muro de gran inercia térmica en la separación con el interior. En la orientación norte existe un patio abierto que durante el periodo estival permite reducir la demanda de refrigeración. En los resultados se observa que las temperaturas interiores apenas varían, debido al efecto de la inercia térmica. En Mendillorri (Navarra): bloque de apartamentos que se caracterizan por la óptima distribución de los huecos en la fachada, así como por sus buenas características constructivas (carpintería y aislamiento térmico). Se compara el comportamiento térmico de dos viviendas bioclimáticas y una convencional, todas de nueva construcción, determinándose una reducción del consumo de energía a más de la mitad. En San Pedro de Alcántara (Málaga): se evalúan tres bloques de viviendas, analizando el efecto de la localización de la vivienda dentro del bloque. Se determina que las viviendas entre plantas presentan una menor demanda de energía al estar más protegidas del efecto de la climatología exterior. En Zaragoza (Proyecto viviendas Barrio Goya): se evalúa el comportamiento térmico en tres bloques de viviendas (seleccionados entre las 1500 viviendas bioclimáticas construidas inicialmente). Uno de los bloques evaluados es de viviendas unifamiliares adosadas. Las viviendas se evalúan en el periodo invernal, obteniéndose un buen confort térmico.

1.3.2 Tipología del edificio: oficinas Proyecto PSE-ARFRISOL: en este Proyecto Singular Estratégico sobre Arquitectura Bioclimática y Frio Solar, se evalúa el comportamiento energético en cinco edificios de dimensiones parecidas (de obra nueva y rehabilitación), denominados C-DdI (contenedores demostradores de investigación), ubicados en diferentes zonas climáticas de España: Almería, Madrid, Soria y Asturias [25]. Los edificios se han monitorizado exhaustivamente utilizando un software de adquisición desarrollado específicamente para este proyecto [26] y [27]. Se ha evaluado el comportamiento energético de diferentes sistemas y técnicas bioclimáticas utilizados en los edificios, entre los que se encuentran los estudios de las máquinas de frío solar [28] y [29], sistemas de ventilación mecánica [30] y de las fachadas ventiladas [31-38]. Además se realizan análisis de confort térmico en los edificios monitorizados [39] y [40], y evaluaciones energéticas en condiciones reales de uso [41] y [42].

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Capítulo 1. Introducción

Edificio grupo Lince (Proyecto Envite): en este proyecto, además de la construcción del edificio del Grupo Lince en Valladolid, se finaliza la construcción de una vivienda de la Fundación Sotavento (Lugo). En el edificio del grupo Lince se utilizan diferentes soluciones constructivas, introduciendo diversos sistemas y materiales de alta eficiencia energética, de forma que se pueda evaluar y determinar su comportamiento energético. Se utilizan captadores solares en la fachada sur para introducir aire caliente al edificio en el periodo invernal, y varios lucernarios y un patio interior que disminuyen la carga térmica del edificio (mediante ventilación) en el periodo estival. La fachada sur del edificio es acristalada y dispone de diferentes elementos de sombreamiento. El edificio tiene una cubierta vegetal, y una zona ajardinada en la parte inferior del mismo. Además se implementa un sistema que permite la recogida y reutilización del agua pluvial y de riego.

1.3.3 Tipología del edificio: centro educativo - formativo Centro Educativo Medioambiental Los Molinos en Crevillente (Alicante) (Proyecto Los Molinos): en este edificio se integran sistemas solares pasivos y de ventilación con elementos que incrementan la inercia térmica del edificio. Este diseño, además de mejorar el comportamiento energético del edificio, permite formar a los alumnos en esta área de estudio. Los resultados de la monitorización del edificio en condiciones de ocupación, muestran que la demanda de energía para el acondicionamiento térmico, garantizando condiciones de confort, es prácticamente nula, siendo uno de los primeros edificios de “energía cero” analizados en condiciones reales de uso. Centro Educativo de Guillena (Sevilla) y Almería: se evalúan dos colegios con un diseño del edificio similar, pero caracterizados por una climatología diferente. Cada colegio se compone de dos bloques con orientación norte y sur, separados por un espacio ajardinado. Este espacio de conexión entre bloques es abierto en uno de los colegios y cerrado mediante una cúpula acristalada en el otro (con aberturas que permiten la ventilación mediante convección natural). Se utilizan elementos de protección solar para reducir la demanda de refrigeración en verano. En los análisis se determina el efecto de la ventilación del atrio en la reducción de su temperatura interior. Universidad de Almería (Proyecto MEDUCA): se evalúa la rehabilitación de un patio interior mediante una solución constructiva basada en una cubierta tipo ‘diente de

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Capítulo 1. Introducción

sierra’ convencional con orientación sur, que optimice su comportamiento energético. El cerramiento es translúcido en la orientación sur, y se modifica mejorando su aislamiento térmico y controlando la ganancia solar mediante unos aleros. Además, el nuevo diseño integra una chimenea solar que favorece la ventilación natural del patio y un sistema de paneles fotovoltaicos. Al igual que en el proyecto anterior, el edificio se utiliza además para la difusión y enseñanza de las técnicas de acondicionamiento y los sistemas basados en las energías renovables. En los resultados no se aprecia una estratificación térmica en el patio, y se propone mejorar el confort del usuario en el periodo estival mediante la optimización de la ventilación natural [43].

1.3.4 Monitorizaciones en espacios exteriores Proyecto Eco-Valle Mediterranean Verandahways (Madrid): (Programa LIFE – 2002 (LIFE02 ENV/E/000198) Medio Ambiente "Ordenación y Desarrollo del uso del Territorio) es un proyecto de desarrollo urbano sostenible en el Nuevo Ensanche de Vallecas, cuyo principal objetivo es la mejora del confort térmico y la creación de una zona de intercambio social y cultural en una zona pública exterior. Se construyen tres estructuras cilíndricas, denominadas “Árboles de Aire”, que implementan diferentes estrategias pasivas para el acondicionamiento térmico de espacios abiertos, como son: elementos de sombreado, sistemas de humidificación, sistemas de ventilación forzada o natural y vegetación. Se ha evaluado el comportamiento energético de una de estas estructuras, caracterizada por disponer de dieciséis torres de viento evaporativas, que producen un enfriamiento adiabático y una ventilación forzada o natural, mejorando los niveles de sensación térmica de la zona peatonal hasta zonas de ambiente confortable [44-48]. Los resultados obtenidos muestran que se reduce la temperatura ambiente entre 6 y 8.5ºC a la salida de las torres, y entre 3.5 y 6ºC a 1m del suelo.

18

Capítulo

2

2 METODOLOGÍA EXPERIMENTAL

En este capítulo se describe la metodología experimental empleada en los análisis llevados a cabo en las viviendas y otros edificios evaluados. Si bien cada monitorización requiere un planteamiento específico e individualizado conocido como “diseño del experimento” teniendo en cuenta sus características particulares, a nivel general

el

estudio

de

la

evolución

térmica

de

cada

edificio

se

evalúa

experimentalmente a través de la instalación de un conjunto de sensores que miden magnitudes térmicas y medioambientales. Estos dispositivos registran habitualmente los valores de la temperatura y de la humedad relativa del aire en el interior del edificio, así como las condiciones ambientales exteriores (medidas en estaciones meteorológicas). El sistema dispone además de un equipo de adquisición de datos, que registra las variables medidas con unas frecuencias de muestreo y de almacenamiento definidas previamente, y durante un período de tiempo determinado. Esta información se complementa con el registro individual de los consumos eléctricos y de agua, en cada una de las viviendas monitorizadas. Toda esta información, permite la realización de balances energéticos que determinan el comportamiento térmico de las viviendas.

19

Capítulo 2. Metodología Experimental

Para obtener unos resultados útiles y fiables a partir de los datos registrados en la campaña de medidas, es imprescindible aplicar una metodología diferenciada en fases. Como punto de partida se toman las características generales de los edificios y se diseña la monitorización experimental. Posteriormente se llevan a cabo las campañas experimentales durante periodos de tiempo representativos. Finalmente, se analizan las series de datos registrados por los equipos instalados en cada una de las viviendas, previamente filtrados y tratados. En este proceso se eliminan los valores erróneos o aquellos que son estadísticamente muy improbables. El alcance y consecución de estas fases persigue evaluar y cuantificar el comportamiento térmico de un conjunto de viviendas representativas de cada edificio. La Figura 2.1 muestra un esquema de la metodología empleada para analizar el comportamiento térmico de las viviendas representativas de los edificios analizados.

Figura 2.1 Esquema de las fases de la evaluación energética experimental.

A continuación se define con mayor detalle la metodología experimental descrita en el esquema anterior: Conocimientos previos. Se deben conocer las variables de entrada al edificio: climatología, elementos geométricos, elementos constructivos y sistemas. Diseño de las campañas de medidas. Se define el tipo de experimentos a realizar, la duración de los mismos, los equipos empleados, las variables que deben medirse y almacenarse, y las frecuencias de registro de los datos. Este diseño da

20

Capítulo 2. Metodología Experimental

lugar a las especificaciones técnicas necesarias para realizar correctamente las campañas de medidas experimentales. Campaña

experimental.

Se

ejecutan

las

campañas

experimentales

previamente definidas. Tratamiento previo de los datos registrados. Se realiza un estudio estadístico de los datos registrados con el objetivo de eliminar los valores espurios. Análisis climático de la zona. Se analizan las variables climáticas registradas durante las campañas experimentales, y se verifica su representatividad mediante la comparación con las bases de datos históricas de la zona. Evaluación térmica de las viviendas. Se analiza el comportamiento térmico de las viviendas en función de los balances higrométricos englobados dentro de unas bandas de confort térmico. Conclusiones.

Se aporta la información necesaria para optimizar

el

comportamiento energético del edificio en futuras actuaciones. Cada una de estas fases realizadas aporta la información necesaria para la siguiente fase, aunque este proceso no es necesariamente unidireccional, ya que las conclusiones finales pueden aportan información para mejorar el diseño de una nueva campaña de medidas, permitiendo un análisis más exhaustivo del edificio.

2.1 CONOCIMIENTOS PREVIOS Con anterioridad se ha mencionado la relevancia de la metodología experimental en la determinación del comportamiento energético de las viviendas. Para obtener unos resultados fiables, es necesario un planteamiento lógico del diseño experimental basado en un conocimiento previo del comportamiento esperado de las viviendas. Este comportamiento se determina en función de diferentes variables de entrada: el clima local, las características constructivas, las características geométricas y térmicas, y los sistemas implementados. Antes de abordar el diseño de un experimento, es necesario conocer ciertas variables y condiciones de contorno tales como: datos fiables de la climatología característica, un examen visual de la zona, el proyecto de ejecución del edificio y los análisis de sensibilidad para determinar las variables más representativas de cada edificio.

21

Capítulo 2. Metodología Experimental

Uno de los puntos de partida en el análisis energético es conocer la climatología característica de la ubicación estudiada. Esta información puede obtenerse a partir de medidas realizadas en la zona o a partir de ficheros sintéticos. Las medidas reales pueden proceder de datos propios registrados por una estación meteorológica instalada a tal efecto, aunque en este caso no se suele disponer de más de un año de medidas, por lo que no se puede hablar de representatividad climática. El caso más habitual es disponer de medidas climáticas reales procedentes de las bases de datos históricas de las estaciones de la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET) [49] o de agencias regionales. A partir de estas bases de datos se generan los mapas climáticos más representativos de cada zona (Figura 2.2).

Figura 2.2 Atlas de temperaturas medias anuales de la Península Ibérica [Fuente AEMET Atlas clima].

Cuando no se dispone de medidas reales de la ubicación deseada, se puede recurrir a ficheros sintéticos creados a partir de tratamientos estadísticos de bases climáticas reales. Dentro de esta línea destacan las bases de datos procedentes del Código Técnico de la Edificación (CTE) [10], donde se ha dividido la climatología española en doce zonas.

22

Capítulo 2. Metodología Experimental

El examen visual de la zona donde se va a ubicar o está construido el edificio, es otro de los requisitos indispensables, ya que permite conocer el emplazamiento real y evaluar todo aquello que pueda modificar las condiciones climáticas generales de la zona y por lo tanto, sus condiciones de contorno. El paso previo al diseño del experimento es determinar las viviendas más representativas

del

edificio,

donde

se

obtiene

más

información

sobre

el

comportamiento del mismo. Para ello es necesario disponer desde un principio del proyecto de ejecución. Esta información permite conocer las dimensiones y composición de los elementos constructivos (muros, ventanas, forjados, distribución interior, etc.). En la mayoría de los casos es recomendable hacer un análisis de sensibilidad previo a la instalación experimental, a fin de obtener los flujos más relevantes de energía que afecten al comportamiento térmico de las viviendas. Con esta información, se pueden plantear los experimentos y el tipo de medidas más adecuados. Asimismo, se obtendrán las variables irrelevantes en el comportamiento de las mismas, por lo que se podrá obviar su medida, ahorrando con ello esfuerzo humano y económico.

2.2 DISEÑO Y EJECUCIÓN EXPERIMENTAL Una vez conocidas las condiciones de contorno, las variables de entrada y los puntos más relevantes del edificio, se puede diseñar el tipo de experimentos que se desean realizar. Para ello deben definirse las características de los sensores, los equipos, el tipo de almacenamiento de las variables, el número y la duración de las campañas de medidas. Finalmente, en base a los objetivos y al coste económico se define la monitorización más adecuada. El diseño del experimento debe tener en cuenta numerosos aspectos como: la elección de los sensores y del equipo de adquisición de datos más apropiados, la distribución y la ubicación óptima de todos los dispositivos, la optimización de la capacidad informática de los equipos (seguimiento y recogida de datos del sistema), y los análisis de viabilidad económica de cada opción planteada. Previamente a la instalación y puesta en marcha de los equipos y en condiciones normales, el diseño del experimento debe analizar diversas cuestiones como la duración de la campaña experimental, y el número, posición y tipo de los sensores a instalar. Debe considerarse la instalación de una estación meteorológica lo

23

Capítulo 2. Metodología Experimental

más cercana posible al edificio para conocer las condiciones de contorno exteriores. Además, se debe valorar si existe la necesidad de utilizar elementos de protección y estrategias de ventilación y de sombreado en los equipos de medida. Por último, se definen qué medidas se van a almacenar (valores medios, valores máximos, y mínimos, desviación típica, etc.) y cuál es la frecuencia de muestreo y de almacenamiento de los datos.

2.3 TRATAMIENTO PREVIO DE LOS DATOS El paso previo a la evaluación térmica de las viviendas es el tratamiento de los datos

registrados,

eliminando

los

valores

erróneos

o

estadísticamente

no

representativos del comportamiento general de las variables medidas. Este análisis permite determinar los rangos de variabilidad de las magnitudes registradas, la existencia o no de huecos en la base de datos, y en qué fechas se producen. Adjunto a los estudios térmicos de las viviendas siempre debe haber un archivo de incidencias que permita explicar de manera sencilla algunos de los problemas detectados en las bases de datos.

2.4 ANALISIS CLIMÁTICO EXPERIMENTAL En paralelo a las campañas de medida de la monitorización de las viviendas, se completa una base de datos de las variables climáticas exteriores de la zona a partir de los registros procedentes de la estación meteorológica. Esta base de datos tiene una doble función, por un lado permite realizar los balances energéticos entre el exterior y el interior de las viviendas monitorizadas, y por otro permite establecer la representatividad climática de la zona. Para ello se comparan los registros obtenidos durante las campañas experimentales con las bases de datos climáticas históricas de la zona. Esta comparación permite evaluar las diferencias entre ambas bases de datos, determinando la desviación existente. El análisis de esta diferenciación va a permitir establecer la representatividad climática registrada durante la campaña experimental, permitiendo establecer cómo de representativas son las conclusiones energéticas obtenidas en este estudio.

24

Capítulo 2. Metodología Experimental

2.5 EVALUACIÓN TÉRMICA DE LAS VIVIENDAS El análisis de los datos experimentales no debe supeditarse exclusivamente a una mera evolución de las variables medidas durante el período de la experimentación. Este análisis supone un punto de partida hacia la definición de un modelo experimental que extrapole los resultados obtenidos durante un período concreto a la predicción de un comportamiento futuro. Para ello se realizan balances energéticos entre el interior y el exterior de las viviendas, los cuales permiten caracterizar térmicamente su comportamiento. La evaluación de estos flujos posibilita el análisis de la respuesta del edificio a perturbaciones climáticas externas. El objetivo principal del análisis térmico de las viviendas es analizar la evolución de la onda térmica con respecto a las condiciones climáticas exteriores, manteniendo los registros interiores dentro de unas bandas de confort térmico establecidas. La diferencia existente entre las temperaturas medidas en el interior y los valores de confort da una idea de la eficiencia del edificio. El confort térmico se define como el balance neutro entre el metabolismo humano y el medio ambiente que le rodea, es decir, la sensación neutra de calor y frío por parte de las personas. Esta sensación térmica se produce cuando las condiciones de temperatura, humedad y movimiento del aire son favorables a la actividad física que se desarrolla. La evaluación del confort térmico es una tarea bastante compleja, ya que valorar sensaciones conlleva siempre una importante carga subjetiva. Aunque actualmente no hay ningún documento que imponga una banda de referencia de confort, sí que existen referencias que proponen una serie de condiciones óptimas de diseño en lo relativo al “bienestar térmico”. Entre estos documentos destacan el Código Técnico de la Edificación [10], la norma internacional ISO 7730 [50] o el Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios (RITE) [16]. Estos documentos establecen unas bandas de bienestar térmico óptimas para el interior de los edificios tanto en verano como en invierno. Según el RITE [16], la banda de confort térmico para el periodo estival oscila entre 23º y 25ºC, mientras que para el periodo invernal oscila entre 21º y 23ºC. En base a estos documentos técnicos, los posteriores análisis realizados para este estudio emplearán estas bandas de confort térmico: 24ºC  1 ºC para el verano y 22ºC  1 ºC para el invierno. Esta cuantificación del confort térmico se realiza mediante los análisis de la oscilación térmica, del calentamiento o enfriamiento efectivo, y de la evaluación del 25

Capítulo 2. Metodología Experimental

comportamiento durante los días tipo. En los párrafos siguientes, se detallan las diferentes metodologías empleadas para evaluar los datos experimentales registrados en las viviendas representativas.

2.5.1 Oscilación Térmica La variación de la oscilación térmica de cada estancia monitorizada se analiza mediante la representación del salto de temperatura entre los valores exteriores y los interiores, durante las 24 horas del día. En las gráficas se muestra la onda térmica para cada una de las horas del día, indicando la presencia de sobrecalentamientos o infra calentamientos, así como el momento en el que se producen. Una estancia con buen comportamiento energético debe tener un bajo consumo energético y mantener más o menos constante su temperatura a lo largo del día, independientemente de los valores exteriores. Por lo tanto, para permanecer dentro de los rangos de confort, la diferencia de temperaturas entre el interior y el exterior debe ser más pronunciada cuando sea más extrema la temperatura exterior. Sin embargo, cuando los valores ambientales son suaves la diferencia de temperaturas debe ser más plana.

2.5.2 Grados de Calefacción o Enfriamiento Efectivo La dinámica de los procesos térmicos que tienen lugar en el interior de las viviendas puede estudiarse a través del calentamiento o enfriamiento efectivo de las mismas. Este análisis se representa gráficamente mediante la diferencia de las temperaturas entre el interior y el exterior, frente a los valores ambientales. Este tipo de gráficas muestran en su eje de ordenadas los grados día de calefacción y refrigeración (efectivos) y su distribución a lo largo del periodo de análisis. En el eje de abscisas se representa la evolución de la temperatura exterior. Para cuantificar cómo de confortables son las medidas obtenidas, se añaden dos bandas de confort térmico: una en torno a 25ºC ± 1ºC para el verano y otra en torno a 21ºC ± 1ºC para el invierno, permitiendo evaluar los rangos en los que se mueven los valores de temperatura registrados durante las campañas de medida experimental.

2.5.3 Día Tipo. Es interesante analizar la evolución térmica de las viviendas a lo largo de un día característico, de cada una de las estaciones más extremas (verano e invierno).

26

Capítulo 2. Metodología Experimental

Este análisis va a permitir observar cuándo y en qué momento se producen los valores máximos y mínimos, así como la evolución diaria de la magnitud representada. Existen múltiples definiciones para obtener el día tipo, pero una de las más extendidas es la adaptación de la metodología Hall para obtener el día más representativo de un periodo de tiempo definido [51]. Esta metodología consiste en un análisis estadístico que tiene en cuenta la diferencia entre los valores horarios y la media obtenida para cada periodo y para cada una de las variables meteorológicas. Una vez conocida esta diferencia se realiza una suma ponderada cuyo valor mínimo representa al día tipo de cada periodo estudiado.

27

Capítulo

3

3 PROYECTOS DE DESARROLLO URBANO

El desarrollo urbano es un proceso mediante el cual se actúa en la ciudad para darle un aspecto nuevo y competitivo, siendo las zonas residenciales su principal punto de interés. Uno de los aspectos que se tiene en cuenta en el desarrollo urbano es la renovación urbana, permitiendo paliar el deterioro y la falta de inversión en áreas específicas. La renovación de la ciudad es una actividad dirigida no sólo a la rehabilitación arquitectónica, necesaria para reactivar la imagen urbana en términos de estética, sino también a las intervenciones de carácter social, económico y ambiental que aumentan la calidad de vida, respetando los principios de sostenibilidad ambiental y participación social. Las actuaciones de revisión del planeamiento urbanístico existente, se utilizan como vía de incorporación de nuevos criterios de sostenibilidad a la normativa vigente, y en la aplicación de la urbanización de espacios públicos, en las zonas verdes y en los nuevos diseños de viviendas. La falta de conocimiento y experiencia, así como las escasas actuaciones de vivienda protegida realizadas según criterios de eficiencia energética y adecuación

29

Capítulo 3. Proyectos de Desarrollo Urbano

ambiental, reflejaban una deficiencia generalizada en las actuaciones desarrolladas por promotores públicos de vivienda. Uno de los factores más relevantes que no ha favorecido la aplicación de estos criterios, es la no contemplación en los planeamientos urbanísticos de criterios ambientales significativos. Los trazados, más o menos afortunados, respondían solamente a un reparto de aprovechamientos y a ubicaciones jerarquizadas por niveles de rentabilidad y de accesibilidad. Otro factor clave ha sido la aplicación de una normativa técnica obsoleta, con alguna excepción en algunas comunidades autónomas en las que habían avanzado significativamente. La Norma Básica de la Edificación sobre Condiciones Térmicas del año 1979 (NBECT-79) [52], cuyo objetivo fundamental perseguía aislar térmicamente los edificios, respondía a una coyuntura energética y económica muy determinada de los años 70. Teniendo en consideración estos antecedentes, el Consejo de Dirección de la EMV [1] asume, a finales de los años 80, la responsabilidad social y técnica de desarrollar una nueva línea de trabajo denominada “Estrategia de Eficiencia Energética y Adecuación Ambiental”. Las directrices y objetivos de la nueva línea de trabajo para las promociones de nueva edificación fueron las siguientes: 

Elegir una serie de actuaciones con características representativas de las tipologías usuales en las promociones de viviendas, extrapolables no sólo a la generalidad de la producción de la EMV [1] sino de la mayoría de las ciudades españolas.



Referir y contrastar con casos conocidos los sucesivos pasos y decisiones

del

proceso.

Si

no

suficientemente los resultados,

es

diversas

posible,

para

entidades

garantizar

y empresas

colaboradoras simulan y analizan los procesos. Para ello se firmaron diversos Convenios de colaboración con el CIEMAT [2] desde marzo de 2001 y con el Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía (IDAE) [53]. 

Integrar las actuaciones desarrolladas en programas de investigación y desarrollo comunitarios o nacionales, no tanto por las cantidades subvencionadas como por la validación técnica y respaldo institucional que

conllevaban.

Además,

esta

integración

permite

conocer

actuaciones análogas en otras ciudades y países.

30

Capítulo 3. Proyectos de Desarrollo Urbano



Orientar las soluciones a la mejora del confort interior y el consumo energético, y a la utilización de otras medidas de adecuación que reduzcan el impacto ambiental del proceso constructivo.



Complementar el proceso del proyecto, simulación y construcción, con una monitorización de los edificios una vez ocupados durante un periodo de al menos dos años. Esta evaluación experimental permite conocer el nivel de consecución de los objetivos planteados, así como analizar la adecuación de las soluciones realizadas a los gustos y costumbres de los usuarios, conociendo su nivel de satisfacción. Esta fase del proceso ha sido desarrollada por el CIEMAT [2].

Los trabajos que se han realizado presentan una doble orientación. Por una parte, se adquiere un conocimiento y experiencia concretos para incorporar mejoras significativas a corto y medio plazo en la producción de la EMV [1]. La otra orientación hace referencia a la difusión de las actividades a través de publicaciones, la incorporación a redes de trabajo, la organización y participación en jornadas técnicas y la elaboración de manuales de uso de las viviendas claros y efectivos. El CIEMAT [2] y la EMV [1] desde comienzos del año 2000 han colaborado activamente

en

la

realización

de

proyectos

innovadores

de

investigación

pertenecientes a diferentes programas europeos, orientados dentro del ámbito de la construcción y el urbanismo sostenible [54]. El objetivo común de estas iniciativas es mostrar la viabilidad tecnológica y económica de reducir el impacto de las edificaciones sobre el medioambiente, en áreas urbanas residenciales de la ciudad de Madrid, garantizando el confort, la habitabilidad y la integración en el entorno. Dentro de estos proyectos europeos de diseño urbano, ordenación y renovación arquitectónica promovidos por la EMV [1], y donde el CIEMAT ha estado involucrado, destacan: ALTENER II (Oeste de San Fermín), Regen Link (San Cristóbal de los Ángeles) y Sunrise (Nuevo Ensanche de Vallecas). En la imagen se localizan los correspondientes planes de actuación referidos a estos tres proyectos de promoción de viviendas sociales, desarrollados todos ellos en la zona sur de la villa de Madrid (ver Figura 3.1). En el proyecto ALTENER II, se impulsa el diseño y construcción de más de 350 viviendas ubicadas en distintos países de la Unión Europea (Portugal, Dinamarca y

31

Capítulo 3. Proyectos de Desarrollo Urbano

España)

utilizando

diversas

técnicas

solares

pasivas

y

activas

para

el

aprovechamiento de los recursos naturales.

Figura 3.1 Localización en la imagen satélite del municipio de Madrid de las zonas de actuación parcialmente desarrolladas en el marco de los proyectos ALTENER II (1), Regen Link (2) y Sunrise (3).

El proyecto europeo Regen Link, se engloba dentro del desarrollo de ocho proyectos demostrativos realizados por promotores públicos de vivienda social distribuidos a lo largo del Noroeste, Este y Sur de Europa. Su objetivo principal es analizar la mejora térmica alcanzada tras la rehabilitación y construcción de varios edificios. Por último, en el Proyecto Sunrise se construyen cuatro promociones de viviendas sociales de nueva construcción, ubicadas en cuatro países europeos distintos (Francia, Noruega, Dinamarca y España). Se incentiva el intercambio de experiencias en edificación entre los participantes, de forma que se puedan optimizar las soluciones adoptadas. Cada uno de estos proyectos va a ser descrito detalladamente en los capítulos posteriores de este documento.

32

Capítulo

4

4 ALTENER HOUSES

El Programa Europeo Altener II, a través del Proyecto Colectivo "AltenerHouses", tiene como objetivo la intervención integrada para la optimización de la eficiencia energética en más de 350 viviendas ubicadas en distintos países de la Unión Europea (Portugal, Dinamarca y España). En 1998, en el marco de este proyecto, la EMV [1] promueve el desarrollo de 156 viviendas sociales de alta eficiencia en el API 12.02 “Oeste de San Fermín”. Esta intervención integrada, consiste en la construcción de tres edificios de viviendas de protección pública (VPP) en el barrio del Oeste de San Fermín, distrito de Usera, situado al sur de la ciudad de Madrid. Inicialmente la EMV [1] con la colaboración del CIEMAT invitó a 15 estudios de arquitectura para que presentaran propuestas de viviendas sociales. Se seleccionaron los ante proyectos que mejor cumplían las condiciones de eficiencia. Los estudios ganadores realizaron el proyecto de ejecución y la posterior dirección de obra de los distintos bloques de viviendas. En la imagen derecha de la Figura 4.1 se delimita API 12.02 “Oeste de San Fermín”, identificándose las distintas calificaciones del suelo según los usos básicos. En la imagen de la derecha de esta misma figura, se han identificado en color negro los bloques de viviendas evaluados (para facilitar su localización), aunque su uso básico es el residencial.

33

Capítulo 4. Altener Houses

Figura 4.1 Localización y planeamiento de desarrollo del API 12.02 “Oeste de San Fermín” (izqda.) y vista de detalle de los bloques de viviendas evaluados (dcha.).

Las viviendas, muy próximas a la Avenida de Andalucía, se ubican en las parcelas 5,12 y 15. La primera parcela tiene su acceso principal en la calle Fitero, mientras que las dos últimas tienen su fachada principal en la avenida de la Perla. En la Figura 4.2 se muestra una imagen de ortofoto con la localización de las parcelas.

Figura 4.2 Ubicación de los bloques de Edificios en el Oeste de San Fermín.

34

Capítulo 4. Altener Houses

Las propuestas seleccionadas por la EMV [1], donde el CIEMAT participó en el Jurado que seleccionaron los tres mejores diseños para la ejecución de estas viviendas de alta eficiencia energética fueron el proyecto de Guillermo Yánez (parcela 5), la propuesta de Fernando Maniá (parcela 12), y el proyecto de Mario Muelas y Agustín Mateo de AUIA (parcela 15).

4.1 CONOCIMIENTOS PREVIOS 4.1.1 Descripción de los edificios El edificio proyectado en la parcela 5 está formado por 54 Viviendas con Protección Oficial de Régimen Especial (VPO RE) distribuidas a lo largo de cuatro plantas más áticos. El diseño del bloque tiene forma de U con una zona ajardinada en el centro. Las viviendas presentan orientaciones Norte y Sur en los brazos de la U y Este y Oeste en la base.

Figura 4.3 Zona ajardinada (izqda.); bloque a forma de U (dcha.). Edificio Parcela 5.

El bloque proyectado en la parcela 12 está compuesto por 53 viviendas de Viviendas con Protección Pública (VPP) distribuidas a lo largo de un patio central interior. El diseño es de tipo bloque cerrado a distintas alturas: cinco plantas en la zona Este, seis en la Sur y siete en la Norte y la Oeste.

35

Capítulo 4. Altener Houses

Figura 4.4 Infografia, vista Norte-Este (Isq.); patio central (Dch.). Edificio Parcela 12.

El edificio proyectado en la parcela 15 es un bloque formado por 49 Viviendas con Protección Pública (VPP) distribuidas a lo largo de seis plantas más áticos. El diseño del edificio tiene forma de C sin patio interior con un corredor de acceso ubicado en la fachada Este.

Figura 4.5 Vista Sur-Oeste (izqda.), infografía vista Este (dcha.). Edificio Parcela 15.

4.1.2 Descripción de las estrategias pasivas 4.1.2.1 Parcela 5 El propio diseño del bloque y la orientación de las viviendas posibilitan la utilización de la ventilación cruzada. Las soluciones constructivas tanto de fachadas como de forjados son de inercia térmica interior. La tipología de fachada es de muro de termoarcilla con aislamiento exterior monocapa. Se utilizan vidrios dobles y carpintería con rotura de puente térmico en todas las fachadas a excepción de la norte que utiliza doble carpintería.

36

Capítulo 4. Altener Houses

Además el edificio dispone de distintos elementos para regular la ganancia solar, como las galerías acristaladas de la zona sur y las protecciones solares en las orientaciones este y oeste (parasoles fijos o móviles).

Figura 4.6 Infografía zona ajardinada vista Sur-Oeste (izqda.), galería acristalada (dcha.). Edificio Parcela 5.

4.1.2.2 Parcela 12 El diseño en bloque cerrado de esta parcela facilita la ventilación natural cruzada de las viviendas. La fachada es de tipo prefabricada de hormigón con aislamiento exterior, en todas las orientaciones, lo cual implica inercia térmica interior. Se utilizan vidrios dobles y carpintería con rotura de puente térmico. Los forjados instalados tienen inercia térmica interior.

Figura 4.7 Infografía vista Sur-Este (izqda.); sistema de láminas de aluminio (dcha.). Edificio Parcela 12.

37

Capítulo 4. Altener Houses

Se ha colocado un sistema de láminas de aluminio fijas y móviles en la fachada Oeste del edificio para amortiguar las elevadas condiciones de soleamiento y ruido. Con objeto de aumentar la ganancia solar, la fachada Sur dispone de una galería acristalada.

4.1.2.3 Parcela 15 La distribución en forma de C de esta parcela, facilita la ventilación natural cruzada directamente hacia el exterior. La parte central del bloque está compuesta por viviendas dúplex, diseñadas para favorecer el movimiento de aire desde su interior a través de una ventilación cruzada. En la fachada Oeste un conjunto de chimeneas solares con sus correspondientes aberturas practicables, permiten una ventilación natural sin necesidad de abrir las ventanas (Figura 4.8).

Figura 4.8 Chimeneas solares y galería acristalada (izqda.); parasoles (dcha.). Edificio Parcela 15.

El edificio dispone de forjados y tabiquería con inercia térmica al interior. La tipología de fachada es ventilada con aislamiento exterior. Todas las orientaciones tienen vidrios dobles y carpintería con rotura de puente térmico. La ganancia solar se regula mediante las galerías acristaladas de la zona Sur y las protecciones solares, parasoles fijos o móviles, en las orientaciones Este y Oeste.

38

Capítulo 4. Altener Houses

4.1.3 Descripción de los sistemas Los edificios de todas las parcelas disponen de sistemas de regulación y control que posibilitan la reducción del consumo en las zonas comunes: iluminación y ascensores. Las viviendas disponen además de un sistema de domótica que permite el control individual de los consumos (regulación acondicionamiento y ACS). En cuanto al ahorro referido al consumo de agua, se han llevado a cabo actuaciones a nivel de las viviendas, instalando griferías de bajo consumo con cisternas con dos tipos de descargas.

4.1.3.1 Parcela 5 El Agua Caliente Sanitaria (ACS), al igual que en los otros dos edificios, está proporcionada por un sistema de acumulación alimentado por captadores térmicos solares planos y un sistema de apoyo de gas natural. La calefacción centralizada utiliza un sistema convencional de radiadores, cuya energía se genera mediante una caldera de gas de baja temperatura.

4.1.3.2 Parcela 12 El ACS está proporcionado por un sistema de acumulación alimentado por captadores solares planos, con un sistema de apoyo centralizado de gas. El sistema de calefacción convencional de radiadores es centralizado y se compone de una caldera de gas de baja temperatura.

4.1.3.3 Parcela 15 Se instala un sistema centralizado de calefacción y ACS combinando sistemas convencionales y renovables. La distribución final de energía a las viviendas, se produce mediante un sistema de suelo radiante con agua, alimentado por calderas de gas de alto rendimiento y captadores térmicos solares planos como apoyo de ACS. Esta instalación solar, se integra en la estructura de la cubierta del edificio y dispone de un sistema de acumulación de precalentamiento de agua.

39

Capítulo 4. Altener Houses

COMPONENTES

PARCELA 5

PARCELA 12

PARCELA 15

CERRAMIENTO

Termoarcilla o aislamiento exterior

Pesada con aislamiento exterior

Ventilada con aislamiento exterior

CARPINTERÍA

Doble carpintería fachada norte y con Carpintería con rotura rotura de puente térmico de puente térmico en el resto

Carpintería con rotura de puente térmico

SOLEAMIENTO Espacios solares (galerías)

X

X

X

Parasoles fijos o móviles

X

X

X

Cruzada

X

X

X

Mecánica

X (en cubierta)

X (en cubierta)

VENTILACIÓN

Chimeneas solares

X

Patio como ventilador activo

X

INSTALACIONES Centralización calderas

X

X

X

ACS solar

X

X

X

X

X

Calefacción convencional de Radiadores Calefacción por suelo radiante Captadores solares térmicos

X X

X

Bajo consumo en zonas comunes

Bajo consumo en zonas comunes

Bajo consumo en zonas comunes

DOMÓTICA

Regulación acondicionamiento Regulación A.C.S Control individual de consumos Protección/alarmas

Regulación acondicionamiento Regulación A.C.S Control individual de consumos Protección/alarmas

Regulación acondicionamiento Regulación A.C.S Control individual de consumos Protección/alarmas

AGUA

Griferías bajo consumo Cisternas con 2 tipos de descargas

Griferías bajo consumo Cisternas con 2 tipos de descargas

Griferías bajo consumo Cisternas con 2 tipos de descargas

CUBIERTA VEGETAL

Pátio de parcela

-

-

ILUMINACIÓN

X

Tabla 4.1. Características de los bloques de cada parcela.

40

Capítulo 4. Altener Houses

4.1.4 Calificación de los edificios con CE3X En el momento de construir estas viviendas por la EMV no se realizaba el cálculo de la certificación energética, pero desde 2013 es obligatorio su realización en caso de venta o alquiler. A continuación se lleva a cabo la calificación energética de cada edificio, así como la calificación parcial de demanda energética y del consumo de energía primaria para calefacción y refrigeración utilizando el programa CE3X.

4.1.4.1 Parcela 5 CERTIFICADO DE EFICIENCIA ENERGETICA DE LOS EDIFICIOS CONSTRUIDOS Zona climática

Tipo de edificio

D3

Bloque de viviendas

CALIFICACIÓN ENERGÉTICA DEL EDIFICIO 2

Indicador Global (KgCO2/m año)

Indicadores Parciales Calefacción ACS Refrigeración

2

[B] 6.05 KgCO2/m año 2 [A] 0.85 KgCO2/m año 2 [D] 3.82 KgCO2/m año

CALIFICACIÓN PARCIAL DE LA DEMANDA ENERGÉTICA 2

Demanda de Calefacción (KWh/m año)

2

Demanda de Refrigeración (KWh/m año)

CALIFICACIÓN PARCIAL DEL CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA 2

Consumo de Energía Primaria (KWh/m año)

Indicadores Parciales Calefacción ACS Refrigeración

Tabla 4.2. Certificado de Eficiencia Energética del bloque de edificios de la Parcela 5.

41

2

[B] 29.96 KWh/m año 2 [A] 4.21 KWh/m año 2 [D] 15.37 KWh/m año

Capítulo 4. Altener Houses

4.1.4.2 Parcela 12 CERTIFICADO DE EFICIENCIA ENERGETICA DE LOS EDIFICIOS EXISTENTES Zona climática

Tipo de edificio

D3

Bloque de viviendas

CALIFICACIÓN ENERGÉTICA DEL EDIFICIO 2

Indicador Global (KgCO2/m año)

Indicadores Parciales Calefacción ACS Refrigeración

2

[B] 6.43 KgCO2/m año 2 [A] 0.85 KgCO2/m año 2 [E] 4.46 KgCO2/m año

CALIFICACIÓN PARCIAL DE LA DEMANDA ENERGÉTICA 2

Demanda de Calefacción (KWh/m año)

2

Demanda de Refrigeración (KWh/m año)

CALIFICACIÓN PARCIAL DEL CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA 2

Consumo de Energía Primaria (KWh/m año) Indicadores Parciales Calefacción ACS Refrigeración

2

[B] 31.83 KWh/m año 2 [A] 4.21 KWh/m año 2 [E] 17.93 KWh/m año

Tabla 4.3. Certificado de Eficiencia Energética del bloque de edificios de la Parcela 12.

42

Capítulo 4. Altener Houses

4.1.4.3 Parcela 15 CERTIFICADO DE EFICIENCIA ENERGETICA DE LOS EDIFICIOS EXISTENTES Zona climática

Tipo de edificio

D3

Bloque de viviendas

CALIFICACIÓN ENERGÉTICA DEL EDIFICIO 2

Indicador Global (KgCO2/m año)

Indicadores Parciales Calefacción ACS Refrigeración

2

[C] 11.01 KgCO2/m año 2 [A] 0.85 KgCO2/m año 2 [D] 3.34 KgCO2/m año

CALIFICACIÓN PARCIAL DE LA DEMANDA ENERGÉTICA 2

Demanda de Calefacción (KWh/m año)

2

Demanda de Refrigeración (KWh/m año)

CALIFICACIÓN PARCIAL DEL CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA 2

Consumo de Energía Primaria (KWh/m año) Indicadores Parciales Calefacción ACS Refrigeración

Tabla 4.4. Certificado de Eficiencia Energética del bloque de edificios de la Parcela 15.

43

2

[C] 54.52 KWh/m año 2 [A] 4.21 KWh/m año 2 [D] 13.43 KWh/m año

Capítulo 4. Altener Houses

4.2 DISEÑO DE LA MONITORIZACIÓN Teniendo en cuenta la metodología experimental expuesta anteriormente se diseñó el experimento y la monitorización de cada bloque de viviendas.

4.2.1 Identificación de las viviendas monitorizadas En cada bloque se han seleccionado una serie de viviendas en función de unos parámetros comunes como son: la diferente orientación, la situación de las mismas y sus características específicas.

4.2.1.1 Parcela 5 Se han seleccionado ocho viviendas cuyo comportamiento energético es representativo del conjunto de viviendas del edificio. En la Tabla 4.5 se indica la localización de las viviendas monitorizadas cuya representación gráfica se observa en la Figura 4.9.

Planta

Nº Viviendas

Orientación

1

Noreste

1

Este

2

Norte

1

Este

2

Norte

1

Este

1ª

2ª

3ª

Tabla 4.5. Número y localización de las viviendas monitorizadas de la Parcela 5.

Figura 4.9 Localización de las viviendas monitorizadas de la Parcela 5.

44

Capítulo 4. Altener Houses

4.2.1.2 Parcela 12 En esta parcela se han seleccionado un total de siete viviendas representativas, atendiendo a los mismos criterios mencionados previamente en la parcela 5. En la Tabla 4.6 se indica la localización de las viviendas monitorizadas, cuya representación gráfica se observa en la Figura 4.10.

Tipo de Vivienda

Portal

Planta

Nº Viviendas

Orientación

Dúplex

17

Baja-1ª

1

Sur

Piso

19

2ª

1

Norte

Piso

17

3ª

1

Sur

Piso

21

5ª

1

Norte

Piso

23

6ª

1

Sur

1

Suroeste

1

Noroeste

17 Piso

7ª 19

Tabla 4.6. Características de las viviendas monitorizadas de la Parcela 12.

Figura 4.10 Localización de las viviendas monitorizadas de la Parcela 12.

45

Capítulo 4. Altener Houses

4.2.1.3 Parcela 15 En esta parcela se han monitorizado las seis viviendas más representativas del edificio, considerando su tipología, orientación y planta. Estas características se detallan en la Tabla 4.7 y en la Figura 4.11.

Tipo de Vivienda

Piso

Planta

Nº Viviendas

Orientación

1

Noroeste

1

Noreste

1

Suroeste

1

Sureste

3ª

Dúplex

Baja-1ª

1

Oeste

Dúplex

4ª-5ª

1

Oeste

Tabla 4.7. Características de las viviendas monitorizadas de la Parcela 15.

Pasillo

Pasillo

Pasillo

Pasillo

Pasillo

Pasillo

Pasillo

Pasillo

Planta 1ª

Planta 3ª

Pasillo

Planta 4ª

Figura 4.11 Localización de las viviendas monitorizadas de la Parcela 15.

4.2.2 Descripción de los sensores En este apartado se detallan los sensores utilizados para la determinación de los diferentes tipos de medidas registradas durante la monitorización en el interior de las viviendas, y en la medida de las variables meteorológicas exteriores. La adquisición de datos se ha realizado a través de un software específico desarrollado en este proyecto, PILOTE, que recoge todas las medidas procedentes de la estación

46

Capítulo 4. Altener Houses

meteorológica y de los sensores de temperatura y humedad relativa instalados en el interior de las viviendas monitorizadas. Esta información permite analizar el comportamiento térmico de las viviendas representativas que han sido monitorizadas, considerando las condiciones exteriores.

4.2.2.1 Monitorización del interior de las viviendas Se registra la temperatura y la humedad relativa del aire en el interior de las viviendas. En la medida de la temperatura se utilizan termorresistencias de platino PT100 (clase 1/3 DIN), cuyo rango de medida es de -50º a 500ºC. La humedad relativa del aire (rango de medida de 0% a 100%) se mide con sensores capacitivos dotados de convertidores que proporcionan una señal de voltaje.

4.2.2.2 Monitorización del ambiente exterior La estación meteorológica se instaló en la cubierta de la parcela 15 y permite caracterizar el clima local de las 3 parcelas. Se mide la temperatura y la humedad relativa del aire exterior, la velocidad y la dirección del viento y la radiación solar global en la horizontal. Los sensores de medida de la temperatura y la humedad del aire son respectivamente una PT-100 y un sensor capacitivo. En este caso, dichos sensores están protegidos por una carcasa exterior que evita que la medida registrada sea afectada por variables externas. Se utiliza un dispositivo de tipo Hobo para verificar el valor registrado de la temperatura del aire exterior. La velocidad y la dirección del viento se miden mediante un dispositivo anemómetro-veleta. El anemómetro mide en un rango de 0 a 50m/s. El rango de la dirección del viento medido por la veleta es de 0 a 360. Para la medida de la radiación solar se utiliza un piranómetro patrón secundario con un rango de medida de 0 a 1500W/m2.

4.2.3 Campaña de medidas El periodo de adquisición de los datos para la monitorización de las viviendas de este proyecto es anual, destacándose los periodos invernal (enero-marzo 2005) y estival (junio-agosto 2005). Los valores registrados en la estación meteorológica se comparan con los valores de referencia del clima de la zona, registrados por la estación del Aeródromo

47

Capítulo 4. Altener Houses

de Cuatro Vientos durante el periodo 1971 – 2000 (la más próxima al barrio de San Fermín, donde están las viviendas). Finalmente, en la Tabla 4.8 se detallan las estancias de las viviendas en las que se realiza la monitorización de las medidas del aire interior. En la mayoría de las viviendas se registra la temperatura y humedad del aire en el salón, y únicamente la temperatura del aire en las habitaciones. La identificación se hace de forma independiente para cada una de las tres parcelas mencionadas previamente. Parcela

Portal

Piso

Sensores

Ubicación

Temperatura Humedad Temperatura Humedad Temperatura Humedad Temperatura Humedad Temperatura Humedad Temperatura Humedad Temperatura Humedad Temperatura Humedad Temperatura Humedad Temperatura Humedad

Salón y habitación Salón Salón y habitación Salón Salón y habitación Salón Salón y habitación Salón Salón y habitación Salón Salón y habitación Salón Salón y habitación Salón Salón y habitación Salón Salón, habitación y pasillo Salón Salón y Habitación Salón

3B

Temperatura y Humedad

Salón

2A

Temperatura y Humedad

Salón

7B

Temperatura Humedad

Salón y habitación Salón

21

5B

Temperatura y Humedad

Salón

23

6A

Temperatura

Salón

Temperatura Humedad Temperatura Humedad Temperatura Humedad Temperatura Humedad Temperatura Humedad Temperatura Humedad

Salón, habitación y pasillo Salón Salón y habitación Salón Salón y habitación Salón Salón y habitación Salón Salón y habitación Salón Salón, habitación y pasillo Salón

Bajo B 2A 4A

2B 3A

5 3B Bajo B 4C

2B 3B 1D

17

12

7A

19

1F 3M 3N 15 3A 3B 4G

Tabla 4.8. Detalle de las medidas monitorizadas en las diferentes estancias de las viviendas de las tres parcelas.

48

Capítulo 4. Altener Houses

4.3 EVALUACIÓN TÉRMICA Una vez completadas las dos campañas de medidas (invernal y estival) y tras el tratamiento inicial de los datos para eliminar valores espurios, comienza la evaluación del comportamiento térmico de las 21 viviendas monitorizadas en el Oeste de San Fermín, dentro del proyecto europeo Altener Houses. Antes de analizar los gradientes térmicos producidos en el interior de las viviendas como consecuencia de las perturbaciones climáticas exteriores, hay que destacar que en algunas de dichas viviendas no se ha registrado ningún consumo energético. Los resultados muestran el comportamiento obtenido en el interior de una vivienda tipo de cada una de las tres parcelas a lo largo de todo el periodo de monitorización. La información completa de todas las viviendas monitorizadas se encuentra disponible en los informes finales del proyecto Altener Houses realizados y enviados por el CIEMAT a la EMV.

4.3.1 Temperaturas medias El estudio de las temperaturas medias registradas en el interior de las viviendas de las tres parcelas, permite establecer los límites de operación obtenidos en ambos periodos. Para ello se evalúan los valores medios diarios de la temperatura ambiente (línea continua) e interiores (marcadores) frente al día juliano. Los siguientes apartados muestran los resultados obtenidos en invierno y verano teniendo en cuenta que la nomenclatura empleada en el interior es: 1º la estancia (habitación: hb, salón: sl y pasillo: ps), 2º el portal y 3º el piso. En las siguientes gráficas, la forma y el color de cada marcador representa cada una de las viviendas analizadas. Si el marcador está relleno equivale a los dormitorios y si está vacío equivale a los salones.

4.3.1.1 Parcela 5 Periodo estival A lo largo del periodo estival los valores medios de temperatura diaria registrados en el interior de las viviendas monitorizadas en la Parcela 5, oscilan entre 26º y 36ºC, con valores medios en torno a 30.6ºC. A lo largo de este periodo ha habido dos viviendas sin consumo de agua caliente sanitaria ACS (deshabitadas), por lo que

49

Capítulo 4. Altener Houses

los valores registrados en su interior son debidos exclusivamente a las medidas pasivas. Estas viviendas obtienen valores medios muy similares a las viviendas con consumo de ACS, aunque alcanzan valores máximos 2ºC inferiores a las viviendas con consumo. Los valores más altos de la temperatura media se registran en las viviendas ubicadas en la 3ª planta, probablemente debido a una mayor incidencia de la radiación solar a lo largo de todo este periodo. Por otro lado, las estancias que dan al patio interior (orientación sur) y tienen una pequeña terraza, registran valores medios de temperatura inferiores. Esto es debido a que esta terraza actúa como espacio tampón amortiguando la oscilación térmica exterior. La siguiente figura permite analizar en detalle el comportamiento térmico diario de las viviendas monitorizadas con la letra B en el portal 4A de esta Parcela durante el mes de julio de 2005.

Julio 2005 Parcela 5 Portal 4A

Tª media diaria (ºC)

37 34 31 28 25 22 19 182

187

192

197

202

207

212

Thb4A-3B

Tsl-3B

Dia Juliano Text

Thb0B

Tsl0B

Thb2B

Tsl2B

Figura 4.12 Temperaturas medias diarias registradas en las viviendas monitorizadas con la letra B del portal 4A de la Parcela 5 a lo largo del mes de julio de 2005.

En esta figura se observa que los registros interiores son bastante elevados, con rangos que oscilan entre 26º y 33ºC, obteniendo temperaturas que suben hasta

50

Capítulo 4. Altener Houses

los 36ºC en el 3ºB. La curva de temperatura representativa de esta vivienda muestra un comportamiento entre 2º y 3ºC superior a las otras dos, debido a los hábitos de los habitantes. Cabe destacar que una correcta ventilación mejoraría sensiblemente los valores térmicos interiores, pero es poco factible dado la proximidad de las obras al edificio. Periodo invernal Evaluando el periodo invernal registrado en el interior de las viviendas monitorizadas en la Parcela 5, se alcanzan registros diarios de temperaturas que oscilan entre 14º y 28ºC, con valores medios en torno a 20.5ºC. Al igual que en el periodo estival, sigue habiendo dos viviendas sin habitar, por lo que los valores registrados en su interior son debidos exclusivamente al efecto de las medidas pasivas. Estas viviendas obtienen valores medios 2ºC inferiores a las viviendas con consumo energético, alcanzando picos de 5ºC inferiores a estas últimas. En el resto de las viviendas, los valores medios de temperaturas van aumentando ligeramente a medida que aumenta la altura del piso, es decir, los bajos son las viviendas con menor temperatura interior mientras que los del 3er piso son los que registran las mayores temperaturas. Con el objetivo de evaluar en mayor detalle el comportamiento de las viviendas, se representa gráficamente la evolución térmica diaria de las viviendas monitorizadas con la letra B del portal 4A durante el mes de febrero de 2005 (Figura 4.13).

51

Tª media diaria (ºC)

Capítulo 4. Altener Houses

Febrero Parcela 5 Portal 4A

31 28 25 22 19 16 13 10 7 4 1 -2 32

35

38

41

44

47

50

53

56

59

Dia Juliano Text

Thb_0B

Tsl-0B

Thb-2B

Tsl-2B

Thb-3B

Tsl-3B

Figura 4.13 Temperaturas medias diarias registradas en las viviendas monitorizadas con la letra B del portal 4A de la Parcela 5 a lo largo del mes de febrero de 2005.

En esta figura se observa que a pesar de alcanzar bajas temperaturas exteriores durante el mes de febrero, los valores medios registrados en estas viviendas se mueven en torno a 14º y 23ºC, obteniendo temperaturas que alcanzan los 27ºC en el 3ºB. El bajo (0ºB) tiene como zona de contacto los sótanos (no acondicionados), a diferencia de las otras dos viviendas que están en contacto con zonas acondicionadas. Este hecho origina que el consumo de energía en este piso sea elevado. Sin embargo, los usuarios de la vivienda 3ºB registran un elevado consumo de energía lo que conlleva un ascenso de la temperatura media interior.

4.3.1.2 Parcela 12 Periodo estival Los valores medios de temperatura diarios registrados en las viviendas monitorizadas durante el verano de 2005 en la Parcela 12 oscilan entre 24º y 34ºC, alcanzando un valor medio a lo largo de este periodo de 30ºC. En esta parcela, todas las viviendas estudiadas han estado habitadas, registrándose un consumo de energía para acondicionamiento. La siguiente figura muestra los valores obtenidos en el mes de julio para tres de estas viviendas.

52

Capítulo 4. Altener Houses

Julio 2005 Parcela 12

Tª media diaria (ºC)

37 34 31 28 25 22 19 182

187

192

197

202

207

212

Dia Juliano Text

ThbP17-7A

TslP17-7A

ThbP19-7B

TslP19-7B

TslP21-5B

Figura 4.14 Temperaturas medias diarias registradas en tres viviendas monitorizadas en la Parcela 12 en el mes de julio de 2005.

A lo largo del mes de julio, los registros de temperaturas medias diarias oscilan entre 26º y 34ºC. Los valores mínimos se alcanzan en la vivienda 7ºA del portal 17, mientras que los máximos se registran en las viviendas 7ºB del portal 19 durante la primera parte del mes y en el salón del 5ºB del portal 21 en la segunda mitad del mes. El ascenso de la temperatura de esta última vivienda puede ser debido a una mala aplicación de las estrategias pasivas implementadas en el edificio, ya que una mala ventilación

diurna

o

el

bajo

uso

de

las

protecciones

solares

aumentan

significativamente los valores interiores. Por norma general, los valores obtenidos en los salones registran temperaturas algo inferiores. Esto puede ser debido a la reducción de las ganancias solares a través de los elementos de sombra y la correcta la ventilación de la habitación, disminuyendo así las ganancias internas de la misma. Periodo invernal La mayoría de las temperaturas medias diarias registradas en la Parcela 12 durante el invierno varían en el rango de 14º a 27ºC. Como excepciones se encuentran algunos valores del salón de la vivienda 2ºA del portal 19, inferiores a 14ºC, y del salón del piso 7ºB del portal 19, que sobrepasan los 27ºC. En esta parcela todas las viviendas están habitadas aunque en el piso 2ºA del portal 19 y 3ºB del portal

53

Capítulo 4. Altener Houses

17 apenas existe consumo de energía durante el invierno. Las temperaturas interiores de estas viviendas oscilan entre 14º y 23ºC asociándose los picos más altos con los

Tª media diaria (ºC)

consumos de calefacción.

Febrero 2005 Parcela 12

31 28 25 22 19 16 13 10 7 4 1 -2 32

35

38

41

44

47

50

53

56

59

Dia Juliano Text

ThbP17-7A

TslP17-7A

ThbP19-7B

TslP19-7B

TslP21-5B

Figura 4.15 Temperaturas medias diarias registradas en tres viviendas monitorizadas en la Parcela 12 en el mes de febrero de 2005.

A lo largo del mes de febrero los registros de temperatura de las tres viviendas analizadas en los portales 17, 19 y 21, oscilan entre 19º y 25ºC, tal y como se observa en la Figura 4.15. Como excepción a este rango se encuentra la habitación del piso 7ºB del portal 19 el día 28 de febrero, donde el valor medio diario es de 16.5ºC. Los valores mínimos se obtienen en esta misma estancia, mientras que los máximos se alternan entre los salones del 7ºA del P17 y el 5ºB del P21.

4.3.1.3 Parcela 15 Periodo estival Las temperaturas interiores de las viviendas monitorizadas en la Parcela 15 durante los meses de verano oscilan entre 27º y 35ºC, incluyendo las dos viviendas que apenas tienen consumo de ACS (3ºN y 3ºM). El valor medio diario de estas dos viviendas oscila entre 28.5º y 34ºC, mientras que el rango de variación de la

54

Capítulo 4. Altener Houses

temperatura diaria del resto de las viviendas monitorizadas se amplía 1ºC (entre 27º y 35ºC). La siguiente figura muestra la evolución media de temperatura diaria en el mes de julio de 2005 de tres de las viviendas monitorizadas: 1ºF, 3ºM y 4ºG. Tal y como se observa, a lo largo de este mes los valores diarios oscilan entre 28ºC y 34ºC, alcanzando los registros más bajos para el primer piso y los más altos para el cuarto piso. Como excepción se obtienen los cuatro últimos días de julio en la vivienda del 4ºG, donde las temperaturas oscilan entre 3ºC y 5ºC menos que la media obtenida el resto del mes. Esto puede ser debido a la aplicación más optimizada de la combinación de estrategias pasivas y activas.

Julio 2005 Parcela 15

Tª media diaria (ºC)

37 34 31 28 25 22 19

152 157 162 167 172 177 182 187 192 197 202 207 212

Dia Juliano Text

Thb-1F

Tsl-1F

Thb-3M

Tsl-3M

Thb-4G

Tsl-4G

Figura 4.16 Temperaturas medias diarias registradas en tres viviendas monitorizadas en la Parcela 15 en el mes de julio de 2005.

Periodo invernal Las temperaturas interiores de las viviendas monitorizadas en la Parcela 15 durante el periodo invernal oscilan entre 15º y 28ºC, registrando los valores más bajos en las viviendas que no registran consumo de energía (3ºN y 3ºM). Los valores medios diarios alcanzados en estas dos viviendas oscilan entre 14º y 23ºC, mientras que en el resto la variación de temperatura es de 16º a 28ºC. Estos valores indican que la

55

Capítulo 4. Altener Houses

ocupación constante de las viviendas, con el equivalente aumento de ganancias internas, y la correcta aplicación de las estrategias pasivas y activas, aumenta los valores de temperatura interior entre 2º y 4ºC. La evolución media diaria de las temperaturas en el interior de las viviendas 1ºF, 3ºM y

Tª media diaria (ºC)

4ºG durante el mes de febrero de 2005 se representa en la Figura 4.17.

Febrero Parcela 15

31 28 25 22 19 16 13 10 7 4 1 -2 32

35

38

41

44

47

50

53

56

59

Dia Juliano Text

Thb-1F

Tsl-1F

Thb-3M

Tsl-3M

Thb-4G

Tsl-4G

Figura 4.17 Temperaturas medias diarias registradas en tres viviendas monitorizadas en la Parcela 15 en el mes de febrero de 2005.

Durante el mes de febrero de 2005, donde los valores exteriores de temperatura oscilan entre 0º y 10ºC, los valores interiores registrados en las viviendas 1ºF, 3ºM y 4ºG varían 16.5º y 24.5ºC. Como excepciones con temperaturas superiores se obtienen un par de días del salón del piso 1ºF. Al igual que pasaba durante el verano, la mayor parte de los registros medios diarios son más bajos en el primer piso y más elevados en las dos estancia del cuarto piso.

4.3.2 Día tipo Es interesante analizar la evolución térmica de las habitaciones a lo largo de un día, observando cuando y en qué momento se producen los picos. Para ello se representan los valores medios de las temperaturas interiores frente a las 24 horas del día más representativo de cada periodo (verano e invierno), conocido como el “Día Tipo”. Estos días se calculan en función de la serie completa de los valores de la

56

Capítulo 4. Altener Houses

radiación solar, la temperatura y la humedad relativa exterior, registrados en el Oeste de San Fermín a lo largo del 2005. Aplicando

el

tratamiento

estadístico

ponderado

sobre

las

variables

meteorológicas registradas en esta ubicación (definido en el apartado 4.2.2), se obtienen los dos días tipo anuales: 

Invierno: 3 de febrero de 2005. El rango de la temperatura exterior registrado a lo largo de las 24 horas del día tipo de invierno varía entre 2º y 12.2ºC, con un valor medio diario de 6.8ºC. La oscilación térmica obtenida entre el día y la noche tiene un valor medio de 10.2ºC.



Verano: 21 de junio de 2005. El rango de la temperatura ambiente oscila a lo largo de las 24 horas del día entre 23.4º hasta 35.4ºC, con un valor medio diario de 29.3ºC. La oscilación registrada entre el día y la noche es bastante amplia, alcanzando los 12ºC.

En los siguientes apartados se muestran la temperatura exterior (línea continua negra) frente a los valores de temperatura interior (marcadores discontinuos de colores) a lo largo de las 24 horas del día tipo. Cada piso está definido por una forma y un color de un marcador, relleno cuando representa una habitación (hb) y vacío cuando representa un salón (sl).

4.3.2.1 Parcela 5 Periodo estival Teniendo en cuenta los valores ambientales registrados a lo largo de este día, las oscilaciones térmicas obtenidas en el interior de las viviendas monitorizadas en la Parcela 5 varían entre 29.3º y 34.4ºC, con un valor medio diario de 32ºC y una oscilación noche y día media de 1.1ºC. Los valores más bajos pertenecen a las estancias que dan al patio exterior (orientación sur) y que tienen una pequeña terraza que actúa como espacio tampón, amortiguando los elevados picos de la temperatura que se producen en el exterior.

57

Capítulo 4. Altener Houses

La siguiente gráfica muestra la evolución térmica horaria de tres viviendas del portal 4A durante el 21 de junio de 2005 (día más representativo del verano). Todas estas viviendas tienen orientación norte-sur.

Día Tipo Verano Parcela 5 Portal 4A 38

Tª horaria (ºC)

36 34 32 30 28 26

24 22 20

1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

Hora Text

Thb4A-0B

Tsl4A-0B

Thb4A-2B

Tsl4A-2B

Thb4A-3B

Tsl4A-3B

Figura 4.18 Temperaturas horarias registradas el 21 de junio de 2005 en tres viviendas monitorizadas en la Parcela 5 ubicadas en el portal 4A.

En esta gráfica se observa un comportamiento térmico bastante estable a lo largo de todo el día, mostrando una ligera subida cuando aumenta la temperatura exterior (por la tarde). Los registros más bajos obtenidos en todas las viviendas corresponden a los salones, ya que todos ellos tienen anexos unas pequeñas terrazas que amortiguan la entrada de calor procedente del exterior.

Periodo invernal Partiendo de las series de datos horarios meteorológicos registrados en el Oeste de San Fermín durante el 3 de febrero de 2005, se evalúan las variaciones térmicas registradas en las viviendas monitorizadas a lo largo de las 24 horas del día. Estas oscilaciones de temperatura varían entre 15.5º y 26.8ºC, con un valor medio diario de 19.1ºC y una oscilación día noche media de 2.5ºC. Los valores más bajos corresponden a dos viviendas sin apenas consumo de energía: 2ºB del portal 4A y 2ºB

58

Capítulo 4. Altener Houses

del portal 4C. Estas presentan valores bastante estables a lo largo de todo el día (entre 15º y 17ºC), salvo la habitación del piso 2ºB del portal 4A, orientada al norte, que oscila entre 18º y 19ºC. El resto de las viviendas oscilan entre los 17º y 27ºC, produciéndose los picos de temperatura a primeras y a últimas horas del día, que es cuando suelen estar los usuarios en sus viviendas. Para poder analizar con mayor detalle la onda térmica interior, se selecciona y grafica la evolución horaria de tres viviendas del portal 4A durante el 3 de febrero de 2005 (día más representativo del invierno). Todas estas viviendas tienen orientación norte-sur.

Día Tipo Invierno Parcela 5 Portal 4A

24

Tª horaria (ºC)

21

18 15 12

9 6 3

0 1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

Hora Text

Thb4A-0B

Tsl4A-0B

Thb4A-2B

Tsl4A-2B

Thb4A-3B

Tsl4A-3B

Figura 4.19 Temperaturas horarias registradas el 3 de febrero de 2005 en tres viviendas monitorizadas en la Parcela 5 ubicadas en el portal 4A.

Analizando esta gráfica, se observa que en la vivienda sin apenas consumo de energía se registran los valores más bajos de temperatura (valor medio diario de 17.5ºC), con oscilaciones mínimas entre el día y la noche (valor medio 0.36ºC). En el resto de las viviendas los valores medios de temperatura oscilan entre 18.1ºC para el 3ºB y 20.5ºC para el 0ºB. En ambos casos se obtienen oscilaciones día-noche superiores a 1ºC.

59

Capítulo 4. Altener Houses

4.3.2.2 Parcela 12 Periodo estival Los valores térmicos horarios registrados en el interior de las viviendas monitorizadas en la Parcela 12 durante el 21 de junio son bastante estables a lo largo de todo el día, con una variación entre 29.2º y 33.4ºC y un valor medio diario de 31.4ºC. En estas viviendas la oscilación media obtenida entre el día y la noche es de 1.6ºC. La siguiente gráfica muestra la evolución térmica horaria de tres viviendas monitorizadas en la Parcela 12 durante el 21 de junio de 2005 (día más representativo del verano). Cada una de estas viviendas tiene una orientación principal diferente

Tª horaria (ºC)

(P17-suroeste, P19-noroeste y P21-norte).

Día Tipo Verano Parcela 12

40 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20 1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

Hora Text

ThbP17-7A

TslP17-7A

ThbP19-7B

TslP19-7B

TslP21-5B

Figura 4.20 Temperaturas horarias registradas el 21 de junio de 2005 en tres viviendas monitorizadas en la Parcela 12.

En esta figura se observa que, a pesar de la fuerte oscilación térmica exterior (12ºC), los valores interiores permanecen bastante estables, con rangos que varían entre los 29.3º y los 33.4ºC y una oscilación media entre el día y la noche de 1.7ºC. Los valores mínimos se alcanzan en el dormitorio del 7ºB durante las primeras horas del día, pudiendo ser debido a la correcta aplicación de las estrategias de ventilación

60

Capítulo 4. Altener Houses

nocturna. El resto de las viviendas permanecen con valores más o menos estables salvo algunas horas (al final el día) en el caso del salón del 5ºB. Periodo invernal Durante el día tipo de invierno todas las viviendas monitorizadas en esta parcela han registrado consumo de energía, aunque en algunas de ellas ha sido muy pequeño (piso 2ºA del portal 19 y el piso 3ºB del portal 17). En estas dos viviendas la oscilación térmica varía entre 15.8º y 20.3ºC, con un valor medio diario de 18ºC. Sin embargo, en las viviendas con mayor consumo de energía los valores térmicos varían entre 19.1º y 28ºC, con un valor medio diario 4ºC superior al de las viviendas con muy bajo consumo (22.4ºC). La Figura 4.21 representa la evolución durante el día tipo de invierno de tres viviendas monitorizadas y con consumo de energía en esta parcela.

Día Tipo Invierno Parcela 12

Tª horaria (ºC)

30 27 24 21 18 15 12 9 6 3 0 1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

Hora Text

ThbP17-7A

TslP17-7A

ThbP19-7B

TslP19-7B

TslP21-5B

Figura 4.21 Temperaturas horarias registradas el 3 de febrero de 2005 en tres viviendas monitorizadas en la Parcela 12.

Tal y como se observa, las dos viviendas ubicadas en el piso 7º registran un comportamiento bastante similar (principalmente en los dormitorios), con una fuerte subida de las temperaturas a partir de las 19h, momento en el que los usuarios suelen volver a sus hogares, y aumentan las ganancias internas de los mismos. Sin embargo, el salón de la vivienda ubicada en el norte registra valores más elevados durante las

61

Capítulo 4. Altener Houses

horas centrales del día, manteniendo dichos registros durante las últimas horas del día.

4.3.2.3 Parcela 15 Periodo estival Las temperaturas medias interiores registradas en las viviendas monitorizadas en la Parcela 15 durante el 21 de junio (día tipo de verano), oscilan entre 31.1º y 34.3ºC, con un valor medio diario de 32.4ºC y una oscilación día-noche media de 0.7ºC. Con objeto de analizar con mayor detalle la estabilidad térmica interior y las horas en las que se producen los picos máximos y mínimos, se representan tres viviendas ubicadas en diferentes alturas: 1ºF, 3ºM y 4ºG (Figura 4.22). Tal y como se observa estas viviendas registran un comportamiento bastante estable a lo largo del día (variación entre 31.8º y 33.2ºC), con oscilaciones entre el día y la noche inferiores a 1ºC salvo para el salón del 1ºF.

Día Tipo Verano Parcela 15 38

Tª horaria (ºC)

36 34 32 30 28 26

24 22 20

1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

Hora Text

Thb-1F

Tsl-1F

Thb-3M

Tsl-3M

Thb-4G

Tsl-4G

Figura 4.22 Temperaturas horarias registradas el 21 de junio de 2005 en tres viviendas monitorizadas en la Parcela 15.

62

Capítulo 4. Altener Houses

Periodo invernal Aunque dos de las seis viviendas monitorizadas en la Parcela 15 no han consumido energía para calefacción durante todo el invierno (3ºM y 3ºN), ninguna de ellas ha consumido energía a lo largo del 3 de febrero. Los rangos de temperatura obtenidos en este día varían entre 17.4º y 26.7ºC, con un valor medio diario de 21.5ºC y una oscilación media día-noche de 2.2ºC. Los valores más bajos se obtienen en las estancias sin consumo y orientadas al norte, mientras que los más altos se obtienen en las orientadas al sur y al oeste. Estas últimas van a tener comportamientos térmicos menos estables con picos máximos a partir del mediodía, consecuencia de la energía solar que reciben a partir de esas horas. La Figura 4.23 representa la evolución térmica durante el 3 de febrero de tres viviendas monitorizadas en diferentes plantas de esta parcela. Tal y como se observa, el comportamiento de todas ellas es bastante estable a lo largo del día salvo el salón del 1ºF, cuya oscilación entre el día y la noche es de 5.7ºC frente a 1ºC del resto de las viviendas.

Día Tipo Invierno Parcela 15

27

Tª horaria (ºC)

24 21 18 15 12 9

6 3 0 1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

Hora Text

Thb-1F

Tsl-1F

Thb-3M

Tsl-3M

Thb-4G

Tsl-4G

Figura 4.23 Temperaturas horarias registradas el 3 de febrero de 2005 en tres viviendas monitorizadas en la Parcela 15.

63

Capítulo 4. Altener Houses

4.3.3 Oscilación térmica La oscilación de la onda térmica entre el interior y el exterior de las viviendas frente a las horas del día, muestra los periodos de sobrecalentamientos e infracalentamientos que tienen lugar, indicando en qué momento del día se producen (metodología descrita en la sección 2.5.1 anterior). Dado que todas las gráficas de inercia térmica obtenidas para las viviendas monitorizadas en las tres parcelas muestran un patrón de comportamiento similar, aunque varíen los rangos de las diferencias térmicas obtenidas, se selecciona una vivienda de cada parcela para analizar el comportamiento registrado tanto en verano como en invierno. El resto de las gráficas están disponibles en el informe final del proyecto Altener Houses presentado por el CIEMAT a la EMV.

4.3.3.1 Parcela 5 La oscilación de la onda térmica registrada durante el verano e invierno de 2005 se evalúa en la habitación y en el salón de la vivienda 2ºB del portal 4A de la Parcela 5. Periodo estival Las siguientes figuras muestran la variación de temperatura obtenida entre el interior de las estancias de la vivienda estudiada y el exterior, frente a las 24 horas del día de los meses de verano. A lo largo de este periodo, esta vivienda ha sufrido muy poca influencia de sus habitantes, minimizando sus ganancias internas.

64

Capítulo 4. Altener Houses

Parcela 5 P4A Vivienda 2ºB Habitación. Periodo Verano

20

∆T (ºC)

15 10 5 0 -5 -10

0

5

10

15

20

25

Horas Figura 4.24 Inercia térmica estival registrada en la habitación de la vivienda 2ºB del portal 4A de la Parcela 5.

Parcela 5 P4A Vivienda 2ºB Salón. Periodo Verano

20

∆T (ºC)

15 10 5 0 -5 -10

0

5

10

15

20

25

Horas Figura 4.25 Inercia térmica estival registrada en el salón de la vivienda 2ºB del portal 4A de la Parcela 5.

65

Capítulo 4. Altener Houses

Partiendo de la situación ideal para el acondicionamiento de viviendas (ondas térmicas prácticamente planas a lo largo de todo el día), estas gráficas presentan fluctuaciones durante las 24 horas. En ellas se observa un periodo sobrecalentado por las mañanas, consecuencia de una mayor temperatura en el interior de las viviendas frente a la exterior. Mientras que por las tardes se alcanzan valores negativos cuando la temperatura exterior supera a los valores interiores. Durante este periodo se observan diferencias mínimas más bajas en el salón (∆Tmin próxima a -8ºC) frente a la habitación (∆Tmin algo inferiores a -7ºC).

Periodo invernal Las siguientes gráficas muestran los picos máximos y mínimos registrados en la habitación y en el salón del 2ºB durante todo el invierno de 2005.

Parcela 5 P4A Vivienda 2ºB Habitación. Periodo Invierno

30

∆T (ºC)

25 20

15 10

5 0 -5

0

5

10

15

20

25

Horas Figura 4.26 Inercia térmica invernal registrada en la habitación de la vivienda 2ºB del portal 4A de la Parcela 5.

66

Capítulo 4. Altener Houses

Parcela 5 P4A Vivienda 2ºB Salón. Periodo Invierno

30

∆T (ºC)

25 20

15 10

5 0 -5

0

5

10

15

20

25

Horas Figura 4.27 Inercia térmica invernal registrada en el salón de la vivienda 2ºB del portal 4A de la Parcela 5.

En estas gráficas se observa que el interior de las viviendas de la Parcela 5 está sobrecalentado prácticamente durante todas las horas del día, comportamiento deseado durante el invierno. Se producen dos picos: uno más pronunciado a primeras horas, cuando la energía acumulada por la vivienda durante el día anterior se va cediendo; y otro al caer la tarde, consecuencia del calentamiento de las estancias por la acumulación de energía a lo largo de todo el día. A partir de las ocho de la mañana, cuando el sol empieza a calentar las parcelas, la diferencia entre las temperaturas interiores y las exteriores empieza a descender, haciéndose negativa desde primeras horas de la tarde hasta las 18h ó las 19h, momento en que la diferencia vuelve a ser positiva. Estos infra calentamientos tienen lugar, en la mayor parte de los casos, cuando la temperatura exterior supera los 20ºC. En esta vivienda el salón registra un comportamiento algo más suave frente a la habitación.

4.3.3.2 Parcela 12 La vivienda estudiada en la Parcela 12 es la 7ºB del portal 19. Periodo estival Las siguientes figuras representan la inercia térmica alcanzada en el interior de las dos estancias monitorizadas en el 7ºB durante el verano de 2005. 67

Capítulo 4. Altener Houses

Parcela 12 P19 Vivienda 7ºB Habitación. Periodo Verano

20

∆T (ºC)

15 10 5 0 -5 -10

0

5

10

15

20

25

Horas Figura 4.28 Inercia térmica estival registrada en la habitación de la vivienda 7ºB del portal 19 de la Parcela 12.

Parcela 12 P19 Vivienda 7ºB Salón. Periodo Verano

20

∆T (ºC)

15 10 5 0 -5 -10

0

5

10

15

20

25

Horas Figura 4.29 Inercia térmica estival registrada en el salón de la vivienda 7ºB del portal 19 de la Parcela 12.

68

Capítulo 4. Altener Houses

Analizando estas gráficas se observa un comportamiento bastante similar en ambas estancias aunque con diferencias térmicas más bajas en el salón. El periodo sobrecalentado se alcanza durante toda la mañana, mientras que por la tarde y hasta el final del día se registran bastantes valores donde la temperatura exterior supera a la interior, llegando a estar más de 5ºC por encima. Esto da lugar a periodos de infra calentamiento en los momentos del día donde más alta es la radiación solar, siendo este el efecto deseado durante el verano.

Periodo invernal La oscilación térmica de la habitación y el salón del 7ºB durante todo el invierno de 2005 para analizar en qué momento del día se producen las máximas y las mínimas diferencias entre los valores interiores y los exteriores se muestra en la Figura 4.30.

Parcela 12 P19 Vivienda 7ºB Habitación. Periodo Invierno

35

∆T (ºC)

30 25

20 15

10 5 0

0

5

10

15

20

25

Horas Figura 4.30 Inercia térmica invernal registrada en la habitación de la vivienda 7ºB del portal 19 de la Parcela 12.

69

Capítulo 4. Altener Houses

Parcela 12 P19 Vivienda 7ºB Salón. Periodo Invierno

35

∆T (ºC)

30 25

20 15

10 5 0

0

5

10

15

20

25

Horas Figura 4.31 Inercia térmica invernal registrada en el salón de la vivienda 7ºB del portal 19 de la Parcela 12.

En estas gráficas se observa que existe un sobrecalentamiento durante todas las horas del día en el interior de las dos estancias y durante todo el periodo invernal, siendo el comportamiento más deseado para esta época del año. Se tienen dos picos: uno más pronunciado producido a primeras horas, donde la energía que ha acumulado la vivienda en el día anterior se va cediendo; y otro producido al final del día, donde las estancias están más calientes por ir acumulando energía a lo largo de todo el día. Cuando el sol comienza a calentar las viviendas, la diferencia entre las temperaturas interiores y las exteriores empieza a descender hasta llegar casi a hacerse nula. En esta vivienda, el patrón de comportamiento de la habitación es más compacto que el salón, dado que este está sometido a mayores cargas internas y a mayores índices de radiación solar incidente (orientación noroeste frente a la norte de la habitación).

4.3.3.3 Parcela 15 Se analiza la oscilación térmica de las dos estancias monitorizadas en la vivienda 3ºM de la Parcela 15, tanto para el verano como para el invierno de 2005.

70

Capítulo 4. Altener Houses

Periodo estival Las siguientes figuras representan la inercia térmica de la habitación y del salón del 3ºM a lo largo de todo el verano de 2005. Analizando el comportamiento de la onda térmica producida, se observa que durante toda la mañana la temperatura interior supera a la exterior, produciendo un sobrecalentamiento que puede llegar a superar los 15ºC. Por el contrario, durante el resto del día hay bastantes casos donde la temperatura interior es superior a la exterior, siendo este un efecto muy deseado especialmente a primeras horas de la tarde, que es cuando más calor suele hacer. Los ∆Tmin más bajos se obtienen en el salón cuya orientación principal es norte.

Parcela 15 Vivienda 3ºM Habitación. Periodo Verano

20

∆T (ºC)

15 10 5 0 -5 -10

0

5

10

15

20

25

Horas Figura 4.32 Inercia térmica estival registrada en la habitación de la vivienda 3ºM de la Parcela 15.

71

Capítulo 4. Altener Houses

Parcela 15 Vivienda 3ºM Salón. Periodo Verano

20

∆T (ºC)

15 10 5 0 -5 -10

0

5

10

15

20

25

Horas Figura 4.33 Inercia térmica estival registrada en el salón de la vivienda 3ºM de la Parcela 15.

Periodo invernal Durante los meses de invierno, el 3ºM no ha registrado consumo de energía para calefacción durante todo el invierno de 2005, por lo que la acción de sus usuarios sobre el comportamiento de la vivienda es muy baja. Dado que esta vivienda no tiene un calentamiento activo, su patrón de comportamiento registra ondas térmicas cuyos picos son más planos. Esto es debido a la nula existencia de ganancias internas y los menores índices de radiación solar debidos a su orientación. Las siguientes figuras representan la inercia térmica de las dos estancias monitorizadas.

72

Capítulo 4. Altener Houses

Parcela 15 Vivienda 3ºM Habitación. Periodo Invierno

30

∆T (ºC)

25 20

15 10

5 0 -5

0

5

10

15

20

25

Horas Figura 4.34 Inercia térmica invernal registrada en la habitación de la vivienda 3ºM de la Parcela 15.

Parcela 15 Vivienda 3ºM Salón. Periodo Invierno

30

∆T (ºC)

25 20

15 10

5 0 -5

0

5

10

15

20

25

Horas Figura 4.35 Inercia térmica invernal registrada en el salón de la vivienda 3ºM de la Parcela 15.

73

Capítulo 4. Altener Houses

En estas gráficas se observa que el interior de esta vivienda está sobrecalentado durante prácticamente todas las horas del día. Se alcanzan dos picos: uno más pronunciado a primeras horas del día, momento en el que se va cediendo la energía acumulada durante todo el día anterior; y otro al final del día, cuando las estancias están más calientes ya que han acumulado calor a lo largo de todo el día. A partir de las 8h de la mañana, cuando el sol empieza a calentar, la diferencia entre las temperaturas interiores y las exteriores empieza a descender, sin llegar a obtener casi ningún valor negativo. En los pocos momentos en que la ∆Tmin es negativa, la temperatura exterior supera siempre los 20ºC.

4.3.4 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo Con el objetivo de evaluar la dinámica de los balances térmicos registrados entre el interior y el exterior de las estancias monitorizadas, se muestra la diferencia de temperaturas frente a los valores ambientales, tal y como se ha definido en el apartado 2.5.2 anterior. Se introducen las bandas de confort térmico recomendadas para cada estación para cuantificar cómo de próximos están los registros interiores de dichas bandas. Dado que todas las estancias monitorizadas muestran patrones

de

comportamiento similares, se representan únicamente dos estancias de una misma vivienda. El resto de las viviendas alcanzan patrones similares pero con rangos de temperatura diferentes. Todas las gráficas obtenidas para todas las viviendas monitorizadas se encuentran disponibles en los informes finales del proyecto Altener Houses, presentado por el CIEMAT a la EMV.

4.3.4.1 Parcela 5 La vivienda seleccionada para analizar el calentamiento y el enfriamiento efectivo de la Parcela 5 es la vivienda 2ºB del portal 4A. Las siguientes figuras muestran su comportamiento tanto para el verano como para el invierno. Periodo estival Las siguientes figuras permiten cuantificar el porcentaje de los valores de las dos estancias monitorizadas en esta vivienda dentro de la zona de confort térmico, dando así una idea de las necesidades de enfriamiento efectivo que requerirían.

74

∆T (ºC)

Capítulo 4. Altener Houses

16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10

Parcela 5 P4A Vivienda 2ºB Habitación. Periodo Verano

Banda Confort Interior

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Temperatura ambiente (ºC) Figura 4.36 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo estival registrado en la habitación de

∆T (ºC)

la vivienda 2ºB del portal 4A de la Parcela 5.

16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10

Parcela 5 P4A Vivienda 2ºB Salón. Periodo Verano

Banda Confort Interior

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Temperatura ambiente (ºC) Figura 4.37 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo estival registrado en el salón de la vivienda 2ºB del portal 4A de la Parcela 5.

75

Capítulo 4. Altener Houses

Antes de evaluar los resultados obtenidos hay que tener en cuenta que esta vivienda ha tenido muy baja ocupación durante el periodo de verano, por lo que las estrategias pasivas implementadas para esta época del año no se han podido aplicar correctamente (ventilación, elementos de sombra,…). Tal y como se observa en estas gráficas, las dos estancias del 2ºB registran porcentajes superiores al 99% por encima de la banda de confort térmico establecida (24º-26ºC), independientemente de la orientación que tenga cada estancia (orientación norte para la habitación y sur para el salón). Cuando se analizan las necesidades de enfriamiento necesarias para alcanzar una temperatura de operación de 29ºC, estos porcentajes suben hasta 19% en la habitación y 34% en el salón, pero la mayor parte de los registros siguen estando muy alejados de las zonas de confort estival.

Periodo invernal La vivienda 2ºB ha registrado un consumo de energía muy bajo para calentar sus estancias durante el invierno de 2005. Esto es debido a su baja ocupación, lo que equivale a muy bajas ganancias internas, por lo que la acción de sus usuarios influye poco sobre el comportamiento final.

Parcela 5 P4A Vivienda 2ºB Habitación. Periodo Invierno 27

24 Banda Confort Interior

∆T (ºC)

21 18 15 12 9

6 3 0

-10 -8 -6 -4 -2

0

2

4

6

8 10 12 14 16 18 20 22 24

Temperatura ambiente (ºC) Figura 4.38 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo invernal registrado en la habitación de la vivienda 2ºB del portal 4A de la Parcela 5.

76

Capítulo 4. Altener Houses

Parcela 5 P4A Vivienda 2ºB Salón. Periodo Invierno 27

24 Banda Confort Interior

∆T (ºC)

21 18 15 12 9

6 3 0

-10 -8 -6 -4 -2

0

2

4

6

8 10 12 14 16 18 20 22 24

Temperatura ambiente (ºC) Figura 4.39 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo invernal registrado en el salón de la vivienda 2ºB del portal 4A de la Parcela 5.

En esta vivienda se registran pocos valores dentro de la franja de confort establecida (20º-22ºC), con porcentajes de 28.4 y 24% en la habitación y el salón respectivamente. Los registros obtenidos por encima de esta banda son muy bajos, con un 8.9% en la habitación y un 0% en el salón. Sin embargo, cuando se amplía el límite inferior de confort térmico hasta los 18ºC, los porcentajes dentro de la banda se amplían hasta un 92 y 36% para la habitación y el salón respectivamente.

4.3.4.2 Parcela 12 La vivienda seleccionada para analizar el calentamiento y el enfriamiento efectivo de la Parcela 12 es la vivienda 7ºB del portal 19. Las siguientes figuras muestran su comportamiento obtenido durante el verano y el invierno de 2005. Periodo estival Las siguientes gráficas indican los grados de enfriamiento efectivo necesario para alcanzar la zona de confort térmico establecida para las dos estancias del 7ºB. Hay que tener presente que esta vivienda ha estado ocupada y por lo tanto sujeta a la acción de sus usuarios (pueden tener sistemas de refrigeración mecánica, no realizar ventilación cruzada,...etc.).

77

∆T (ºC)

Capítulo 4. Altener Houses

Parcela 12 P19 Vivienda 7ºB Habitación. Periodo Verano

16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10

Banda Confort Interior

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

Temperatura ambiente (ºC) Figura 4.40 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo estival registrado en la habitación de

∆T (ºC)

la vivienda 7ºB del portal 19 de la Parcela12.

Parcela 12 P19 Vivienda 7ºB Salón. Periodo Verano

16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10

Banda Confort Interior

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

Temperatura ambiente (ºC) Figura 4.41 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo estival registrado en el salón de la vivienda 7ºB del portal 19 de la Parcela 12.

78

Capítulo 4. Altener Houses

Analizando las figuras anteriores se ve que las dos estancias analizadas registran valores siempre por encima de la banda de confort estival (24º-26ºC). Cuando el límite superior de esta franja se aumenta hasta los 29ºC, el porcentaje dentro de dicha banda aumenta hasta un 9 y 10% para la habitación y el salón respectivamente, Dado que no se conoce si los usuarios tienen o no equipos de refrigeración, no se puede precisar como es el comportamiento dinámico real de la vivienda.

Periodo invernal Las siguientes gráficas indican los grados de calentamiento efectivo necesario para alcanzar la zona de confort térmico establecida para las dos estancias del 7ºB durante el invierno: 20º-22ºC. Hay que tener presente que esta vivienda ha estado ocupada y por lo tanto sujetas a la acción de sus usuarios.

30

Parcela 12 P19 Vivienda 7ºB Habitación. Periodo Invierno

27

∆T (ºC)

24

Banda Confort Interior

21 18 15

12 9 6 3 0

-10 -8 -6 -4 -2

0

2

4

6

8 10 12 14 16 18 20 22 24

Temperatura ambiente (ºC) Figura 4.42 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo invernal registrado en la habitación de la vivienda 7ºB del portal 19 de la Parcela12.

79

Capítulo 4. Altener Houses

Parcela 12 P19 Vivienda 7ºB Salón. Periodo Invierno

30

27

∆T (ºC)

24

Banda Confort Interior

21 18 15

12 9 6 3 0

-10 -8 -6 -4 -2

0

2

4

6

8 10 12 14 16 18 20 22 24

Temperatura ambiente (ºC) Figura 4.43 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo invernal registrado en el salón de la vivienda 7ºB del portal 19 de la Parcela 12.

Analizando estas gráficas se observan bajos porcentajes dentro de la zona de confort, con valores que oscilan entre 34 y 30% para la habitación y el salón respectivamente. En esta vivienda, las altas ganancias internas que existen en el salón frente a la habitación hacen que el número de sucesos por encima del límite superior de la zona de confort sea mayor en esta estancia (52% frente al 23% de la habitación). Del mismo modo, el número de sucesos por debajo de los 20ºC es superior en la habitación (43%) que en el salón (18%). Si se aumenta el límite inferior hasta 18ºC, los porcentajes fuera de la banda inferior de confort disminuyen hasta el 12 y el 4% en la habitación y el salón respectivamente.

4.3.4.3 Parcela 15 El análisis de los grados de calentamiento o enfriamiento efectivo alcanzado en la Parcela 15 se ha realizado sobre las dos estancias de la vivienda 3ºM. Las siguientes figuras muestran el comportamiento térmico obtenido durante el verano y el invierno de 2005.

80

Capítulo 4. Altener Houses

Periodo estival Durante el periodo de verano de 2005, la vivienda 3ºM apenas ha tenido ocupación por parte de sus habitantes, por lo que no se ha podido aplicar correctamente algunas de las estrategias pasivas estivales tales como el horario de los

∆T (ºC)

elementos de sombra o la correcta aplicación de la ventilación natural.

Parcela 15 Vivienda 3ºM Habitación. Periodo Verano

16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10

Banda Confort Interior

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

Temperatura ambiente (ºC) Figura 4.44 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo estival registrado en la habitación de la vivienda 3ºM de la Parcela 15.

81

∆T (ºC)

Capítulo 4. Altener Houses

Parcela 15 Vivienda 3ºM Salón. Periodo Verano

16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10

Banda Confort Interior

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

Temperatura ambiente (ºC) Figura 4.45 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo estival registrado en el salón de la vivienda 3ºM de la Parcela 15.

Analizando las gráficas obtenidas en el 3ºM se observa que todos sus valores están por encima de la banda de confort establecida, independientemente de las orientaciones que tengan sus estancias (habitación: orientación oeste y salón: orientación norte). Si se amplía el límite superior de esta franja hasta los 29ºC, el porcentaje de valores que están fuera esta banda sigue siendo muy elevado, superando en ambos casos el 96% de los sucesos registrados.

Periodo invernal La vivienda 3ºM ha estado deshabitada durante el invierno de 2005, minimizando así la acción de sus usuarios sobre el comportamiento térmico mediante ganancias internas muy bajas. Este hecho va a dar lugar a temperaturas interiores bajas, que pueden subir varios grados cuando los habitantes de la vivienda realicen un uso normal de la casa. Con estos factores, las dos estancias monitorizadas van a tener una necesidad de grados de calefacción para alcanzar los niveles de confort térmico invernales.

82

Capítulo 4. Altener Houses

28

Parcela 15 Vivienda 3ºM Habitación. Periodo Invierno

25

∆T (ºC)

22

Banda Confort Interior

19 16 13

10 7 4 1 -2

-8 -6 -4 -2

0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20 22 24

Temperatura ambiente (ºC) Figura 4.46 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo invernal registrado en la habitación de la vivienda 3ºM de la Parcela 15.

28

Parcela 15 Vivienda 3ºM Salón. Periodo Invierno

25

∆T (ºC)

22

Banda Confort Interior

19 16 13

10 7 4 1 -2

-8 -6 -4 -2

0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20 22 24

Temperatura ambiente (ºC) Figura 4.47 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo invernal registrado en el salón de la vivienda 3ºM de la Parcela 15.

83

Capítulo 4. Altener Houses

En la vivienda 3ºM, la habitación monitorizada está orientada al oeste mientras que el salón está orientado al norte. En ambos casos la mayoría de los valores obtenidos están fuera de la banda de confort establecida para el invierno (20º-22ºC), con porcentajes entre el 17 y el 18% para la habitación y el salón respectivamente. Ampliando el límite inferior de esta banda de confort hasta los 18ºC, estos porcentajes aumentan sensiblemente hasta valores del 44% para ambas estancias. El porcentaje de registros que están por encima del límite superior de la banda de confort es del 12% para ambos casos.

4.3.5 Consumos En base a la descripción de las instalaciones de calefacción y de agua caliente sanitaria (A.C.S.) de los tres bloques de viviendas del Oeste de San Fermín, detalladas en el apartado 4.1.3, en la Tabla 4.8 se presentan los respectivos valores de consumo medio de energía por metro cuadrado. 2

3

2

Consumo Calefacción (kW/m )

Consumo A.C.S.(m agua/m )

Invierno

Verano

Invierno

Verano

5

41.41

0

0.09

0.06

12

35.11

0

0.07

0.05

15

21.69

0

0.07

0.03

Parcelas

Tabla 4.9. Consumo medio de calefacción y A.C.S. en las parcelas durante el verano e invierno de 2005

4.3.6 Conclusiones Dentro del proyecto Altener Houses se ha analizado el comportamiento térmico de las tres parcelas monitorizadas en el Oeste de San Fermín durante todo el año 2005: Parcelas 5, 12 y 15. Este estudio se basa en evaluaciones térmicas entre el interior de las viviendas y el exterior, cuantificando la dispersión que existe frente a las bandas de confort térmico invernal y estival. En la totalidad del periodo evaluado, las principales conclusiones que se obtienen de este estudio son:

84

Capítulo 4. Altener Houses



El comportamiento térmico de las viviendas se aproxima más a las condiciones de confort establecidas en el invierno que en el verano, donde se desplaza en varios grados.



La parcela 15 registra un menor consumo de calefacción probablemente debido al uso de suelo radiante, más eficiente que los radiadores convencionales.



Se han monitorizado dos tipos de viviendas: deshabitadas (sin consumo energético) y habitadas (sujetas a los hábitos de sus usuarios). Las primeras registran un comportamiento más suave a lo largo del año, dado que no están afectadas por las ganancias internas.



El análisis de los datos registrados en las viviendas habitadas muestra la influencia que sus ocupantes ejercen sobre los resultados finales, de ahí la importancia de disponer o bien de una vivienda deshabitada o bien conocer todos los datos de consumo energéticos de ellas, para realizar un análisis con más profundidad.

Particularizado para cada periodo del año, invierno y verano, se obtienen las siguientes conclusiones: Invierno: 

Los valores medios diarios registrados en el interior de las tres parcelas son de 20.5ºC en la Parcela 5, 21ºC en la Parcela 12 y 21.5ºC en la Parcela 15.



Analizando la evolución térmica horaria de los valores interiores durante el 3 de febrero (día tipo de invierno), se observa un comportamiento más estable en las estancias monitorizadas de las Parcelas 5 y 15, con valores más bajos en aquellas viviendas que apenas han estado ocupadas. Salvo excepciones, la oscilación día-noche está en torno a 1ºC. En todas las parcelas, se observa un pico en la temperatura en las últimas horas del día, momento en el que los usuarios aumentan las ganancias internas de la vivienda (encendido de aparatos electrónicos, cocina,…etc.)

85

Capítulo 4. Altener Houses



Todas las viviendas monitorizadas van a tener una misma estructura en lo que a inercia térmica se refiere, produciendo sobrecalentamientos prácticamente durante las 24 horas del día,

siendo éste el

comportamiento más deseado para el invierno. Las viviendas muestran dos picos: uno a primeras horas, cuando la vivienda termina de ceder el calor acumulado durante el día anterior, y otro a últimas horas, cuando la energía acumulada durante todo el día empieza a cederse hacia el interior de la vivienda. Los casos en los que la temperatura exterior supera o iguala a la interior, teniendo como consecuencia periodos infra calentados, suelen tener lugar cuando la temperatura exterior supera los 20ºC (mínimo de temperatura de la banda de confort establecida para el periodo invernal). 

Para analizar la dinámica de los procesos que tienen lugar en cada vivienda se representa el balance térmico entre el interior y el exterior frente a la temperatura ambiente, cuantificando los grados de calentamiento o enfriamiento efectivo de estas viviendas. Se ha añadido una banda de confort tanto interior como exterior para estimar el grado de confort alcanzado. Cada vivienda va a tener un comportamiento específico aunque todas ellas siguen un mismo patrón: producen un calentamiento natural durante todo el invierno. En aquellos casos en los que no se sigue este patrón, la temperatura exterior suele superar los 20ºC (mínimo de la banda de confort).



Los porcentajes de registros dentro de las bandas de confort térmico de invierno no son muy elevados, variando entre 26, 32 y 18% para las Parcelas 5, 12 y 15 respectivamente. Hay que tener en cuenta que la vivienda 3ºM de la Parcela 15 ha estado deshabitada durante el invierno, por lo que sus valores interiores son más bajos.

Verano: 

Los valores medios diarios registrados en el interior de las tres parcelas son de 31ºC en la Parcela 5, 30ºC en la Parcela 12 y 31ºC en la Parcela 15.



Analizando la evolución térmica horaria de los valores interiores durante el 21 de junio (día tipo de verano), se observa un comportamiento más

86

Capítulo 4. Altener Houses

estable en las estancias monitorizadas de la Parcela 15. En ella se obtiene una oscilación media entre el día y la noche inferior a 1ºC aunque sus valores medios diarios son similares al del resto de las parcelas. La oscilación día-noche registrada en las otras dos parcelas varía entre 1.1º y 1.6ºC. 

En estos análisis hay que tener en cuenta que algunos de los descensos de temperatura pueden ser debidos al empleo de equipos mecánicos de refrigeración por los usuarios, aunque esta información es desconocida.



Todas las viviendas monitorizadas van a tener una misma estructura en lo que a inercia térmica se refiere, con dos periodos diferenciados: uno donde las temperaturas interiores son mayores que las exteriores, y otro donde la temperatura exterior es superior. En el primer caso se producen sobrecalentamientos, deseados a primeras horas cuando la vivienda está cediendo el calor acumulado durante el día anterior, y otro no deseado, cuando empieza a subir la radiación solar y por lo tanto los valores exteriores de temperatura. En el segundo caso, cuando se produce el efecto más deseado para el verano, es el descenso de las temperaturas interiores frente a las exteriores.



Para analizar el calentamiento o enfriamiento efectivo de estas viviendas determinando el nivel de confort que en ellas se alcanza, se representa el balance térmico entre el interior y el exterior frente a la temperatura ambiente así como bandas de confort tanto en el interior como en el exterior. Cada vivienda va a tener un comportamiento específico, aunque todas ellas van a mostrar un mismo patrón: las temperaturas tienen valores por encima de las establecidas en la banda de confort, y esto implica la necesidad de refrigeración en su interior. La mayor información se va a obtener de las viviendas sin consumo de agua caliente que probablemente estén deshabitadas, ya que las ocupadas pueden estar sometidas a los malos hábitos de sus usuarios (no realizar ventilación cruzada, tener cerradas las ventanas, no bajar las persianas en los momentos de máxima radiación, etc.).

87

Capítulo

5

5 REGEN LINK

El Proyecto REGEN LINK (1999-2004) aprobado por el 5º Programa Marco de Investigación y Desarrollo Tecnológico (I+D) y patrocinado por la Dirección General T.R.E.N (D.G.XVII) de la Comisión Europea, consistió en el desarrollo de ocho proyectos demostrativos realizados por promotores públicos de vivienda social distribuidos a lo largo del Noroeste, Este y Sur de Europa. Estos ocho proyectos de “regeneración urbana” en barrios residenciales de los años 50 y 60, pretendían demostrar la reducción de un 25% del gasto de energía y un 60% de emisiones de CO2 mediante la aplicación de criterios de sostenibilidad y eficiencia energética. La Empresa Municipal de la Vivienda y Suelo (E.M.V.S.), socio activo integrante, desarrolló un proyecto demostrativo en el barrio de San Cristóbal de los Ángeles, al Sur de Madrid, donde se combinaba la construcción de un cuerpo de nuevas viviendas y la rehabilitación del volumen contiguo del mismo bloque. Sirviendo así de modelo para futuras actuaciones en este barrio residencial exponente de los programas masivos de vivienda social concebidos y planificados durante los años 50 y 60. El Área de Rehabilitación Preferente (ARP) de San Cristóbal de los Ángeles afectaba a una superficie de 44 hectáreas, incluyendo más de 3.000 viviendas para rehabilitar. Se eligió el bloque Nº 810, situado en la C/ Paterna nº. 35 a 45 y constituido por 58 viviendas, como suficientemente representativo de la problemática de la

89

Capítulo 5. Regen Link

edificación del barrio de cara a realizar una actuación integrada. Ambos proyectos se han diseñado por el equipo de la arquitecta Dra. Margarita de Luxán.

Figura 5.1 Localización y planeamiento de desarrollo del ARP de San Cristóbal de los Ángeles (izqda.) y vista de detalle de los bloques de viviendas evaluados (dcha.).

En la imagen derecha de la Figura 5.1 se delimita el Área de Rehabilitación Preferente (ARP) de San Cristóbal de los Ángeles, identificándose las distintas calificaciones del suelo según los usos básicos. En la imagen de la derecha de esta misma figura, se han identificado en color negro los bloques de viviendas evaluados (para facilitar su localización), siendo su uso básico el residencial.

5.1 CONOCIMIENTOS PREVIOS 5.1.1 Descripción de los edificios Los edificios del bloque elegido tienen forma rectangular con unas dimensiones totales aproximadas de 80x9 m y orientados en su máxima longitud en la dirección Norte-Sur. No obstante conceptualmente y volumétricamente estarían compuestos de dos cuerpos de 40x9 m., desplazados aproximadamente 4m., uno respecto al otro. Los bloques constan de cinco alturas con seis portales que incluyen una distribución simétrica de dos viviendas por planta y portal, (Figura 5.2).

90

Capítulo 5. Regen Link

Figura 5.2 Edificio Parcela 15. Edificios del Proyecto Regen Link en San Cristóbal de los Ángeles.

El estado de las viviendas era bastante deficiente, consecuencia de una construcción inadecuada de los años 60, provocando daños de cimentación y estructurales, humedades en muros, carencias de aislamientos, etc. En la Figura 5.3 se muestran dos imágenes de los edificios antes y después de la rehabilitación.

Los cuerpos han requerido niveles de intervención distintos: el cuerpo Norte (30 viviendas en portales Nº 35, 37 y 39), precisó de una intervención de rehabilitación y el cuerpo Sur es obra nueva (28 viviendas en portales Nº 41,43 y45). Tanto en la rehabilitación como la en la obra nueva de las viviendas, se buscaban alcanzar tres niveles de actuación: mejora de la envolvente exterior y de los núcleos de comunicación con el exterior, distribución interior de la vivienda y acondicionamiento paisajístico de los espacios libres. (Fig.xxx3).

2002

2006

Figura 5.3 Edificios del Proyecto Regen Link en San Cristóbal de los Ángeles, antes (izqda.) y después (dcha.) de la rehabilitación.

91

Capítulo 5. Regen Link

Desde el punto de vista estructural, los edificios respondían al esquema de un sistema de forjados unidireccionales apoyado en tres líneas de muros de carga (fachadas y muro central) constituidos por ladrillo perforado de un pie de espesor. En el proyecto desarrollado, se han adoptado soluciones que poseen un alto poder aislante y bajo peso.

5.1.2 Descripción de las estrategias pasivas La mala orientación inicial en ambos bloques, con fachadas al Este y Oeste, ha sido corregida plegando la piel del edificio formando un perfil de tipo diente de sierra orientado en dirección Sureste. Este sistema consigue la captación de radiación solar hacia el interior en invierno y su protección en verano. Se crean una serie de “galerías de climatización”, con ventanas captadoras orientadas a sureste en zonas de estancia de las viviendas. Su forma, distribución, posición y los materiales y aislamientos utilizados, actúan como un acumulador de radiación solar. Estas galerías están protegidas por elementos de sombra sobre los vidrios que eliminan el efecto invernadero en verano. Las persianas exteriores también dan sombras y crean cámaras que evitan el enfriamiento por convección en invierno, (Figura 5.4).

Figura 5.4 Ventanas captadoras Sureste, bloque rehabilitado (izqda.); galería de climatización, bloque obra nueva (dcha.).

92

Capítulo 5. Regen Link

Obra nueva Las fachadas están compuestas por un muro de gran inercia térmica con aislamiento exterior revocado en todas las orientaciones. En las orientaciones este y oeste se instalan paneles prefabricados de resina aplicadas sobre fibra de celulosa dispuestos en bandas formándose una cámara ventilada. Los huecos están constituidos por vidrio doble de baja emisividad y carpinterías exteriores de perfiles con rotura del puente térmico. Para conseguir el confort en verano, las viviendas están dotadas de chimeneas de refrigeración solar.

Obra rehabilitada En todas las orientaciones, las fachadas existentes compuestas por un pie de ladrillo perforado han sido recubiertas con aislamiento exterior revocado. En las orientaciones Sur, Norte y este se instalan paneles prefabricados de resina aplicados sobre fibra de celulosa formándose una cámara ventilada. Los huecos están constituidos por vidrio doble de baja emisividad y carpinterías exteriores de perfiles con rotura del puente térmico. Las ventanas captadoras al Sureste que inicialmente estaban orientadas al Este, se han desviado hacia el Sur para aumentar la captación solar Figura 5.4.

5.1.3 Descripción de los sistemas Obra nueva Las viviendas cuentan con un sistema de calefacción generado por una caldera de gas distribuido mediante suelo radiante de agua a baja temperatura. El control de la temperatura en cada vivienda se realiza mediante un termostato. La demanda de ACS se cubre en un 70% mediante captadores solares y un sistema de apoyo de caldera de gas.

Obra rehabilitada En las viviendas rehabilitadas tanto la demanda de calefacción como la de refrigeración se logra mediante estrategias pasivas y sistemas individuales de climatización.

93

Capítulo 5. Regen Link

Debido a la existencia de calderas individuales en las viviendas, se instala como apoyo un sistema centralizado de Agua Caliente Sanitaria (ACS) alimentado por captadores solares. En la siguiente tabla se tiene un estudio de las características de cada bloque:

COMPONENTES

CERRAMIENTO

CARPINTERÍA

OBRA NUEVA

OBRA REHABILITADA

Ventilada con aislamiento exterior

Gran inercia térmica con aislamiento exterior. Ventilada con aislamiento exterior

Vidrio doble baja emisividad; Carpintería con rotura de puente térmico

Vidrio doble baja emisividad Carpintería con rotura de puente térmico

SOLEAMIENTO Espacios solares (galerías)

X

Ventana captadoras

X

X

Cruzada

X

X

Mecánica

X

Chimeneas solares

X

VENTILACIÓN

INSTALACIONES Centralización calderas

X

X

ACS solar

X

X

Calefacción por suelo radiante Captadores solares térmicos

X X

X

Tabla 5.1. Características de cada bloque

94

Capítulo 5. Regen Link

5.1.4 Calificación del edificio con CE3X CERTIFICADO DE EFICIENCIA ENERGETICA DE LOS EDIFICIOS EXISTENTES Zona climática

Tipo de edificio

D3

Bloque de viviendas

CALIFICACIÓN ENERGÉTICA DEL EDIFICIO 2

Indicador Global (KgCO2/m año)

Indicadores Parciales Calefacción ACS Refrigeración

2

[E] 48.46 KgCO2/m año 2 [E] 4.66 KgCO2/m año 2 [G] 6.23 KgCO2/m año

CALIFICACIÓN PARCIAL DE LA DEMANDA ENERGÉTICA 2

Demanda de Calefacción (KWh/m año)

Demanda de Refrigeración (KWh/m año)

2

CALIFICACIÓN PARCIAL DEL CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA 2

Consumo de Energía Primaria (KWh/m año) Indicadores Parciales Calefacción ACS Refrigeración

2

[E] 182.35 KWh/m año 2 [G] 23.06 KWh/m año 2 [G] 25.04 KWh/m año

Tabla 5.2. Certificado de Eficiencia Energética del bloque de edificios previamente a la Obra de Rehabilitación (portales 35 y 39).

95

Capítulo 5. Regen Link

CERTIFICADO DE EFICIENCIA ENERGETICA DE LOS EDIFICIOS DE OBRA REHABILITADA Zona climática

Tipo de edificio

D3

Bloque de viviendas

CALIFICACIÓN ENERGÉTICA DEL EDIFICIO 2

Indicador Global (KgCO2/m año)

Indicadores Parciales Calefacción ACS Refrigeración

2

[D] 19.19 KgCO2/m año 2 [A] 1.08 KgCO2/m año 2 [F] 5.57 KgCO2/m año

CALIFICACIÓN PARCIAL DE LA DEMANDA ENERGÉTICA 2

Demanda de Calefacción (KWh/m año)

2

Demanda de Refrigeración (KWh/m año)

CALIFICACIÓN PARCIAL DEL CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA 2

Consumo de Energía Primaria (KWh/m año) Indicadores Parciales Calefacción ACS Refrigeración

2

[D] 95.02 KWh/m año 2 [A] 5.37 KWh/m año 2 [F] 22.41 KWh/m año

Tabla 5.3. Certificado de Eficiencia Energética del bloque de edificios de Obra Rehabilitada (portales 35 y 39).

96

Capítulo 5. Regen Link

CERTIFICADO DE EFICIENCIA ENERGETICA DE LOS EDIFICIOS DE OBRA NUEVA Zona climática

Tipo de edificio

D3

Bloque de viviendas

CALIFICACIÓN ENERGÉTICA DEL EDIFICIO 2

Indicador Global (KgCO2/m año)

Indicadores Parciales Calefacción ACS Refrigeración

2

[C] 9.31 KgCO2/m año 2 [A] 1.10 KgCO2/m año 2 [D] 3.46 KgCO2/m año

CALIFICACIÓN PARCIAL DE LA DEMANDA ENERGÉTICA 2

Demanda de Calefacción (KWh/m año)

2

Demanda de Refrigeración (KWh/m año)

CALIFICACIÓN PARCIAL DEL CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA 2

Consumo de Energía Primaria (KWh/m año) Indicadores Parciales Calefacción ACS Refrigeración

2

[C] 46.10 KWh/m año 2 [A] 5.44 KWh/m año 2 [D] 13.91 KWh/m año

Tabla 5.4. Certificado de Eficiencia Energética del bloque de edificios de Obra Nueva (portales 43 y 45).

97

Capítulo 5. Regen Link

5.2 DISEÑO DE LA MONITORIZACIÓN En cada bloque se han seleccionado una serie de viviendas tanto en la obra nueva como en la rehabilitada. En esta última, se pudo realizar la monitorización antes y después de llevar a cabo la obra de rehabilitación.

5.2.1 Identificación de las viviendas monitorizadas 5.2.1.1 Obra nueva En cada portal se selecciona una única vivienda representativa. Las viviendas han permanecido vacías durante el tiempo de la monitorización. En la Tabla 5.5 se indica la ubicación de las viviendas monitorizadas, cuya representación gráfica se observa en la Figura 5.5.

Tipo de Vivienda

Portal

Planta

Nº Viviendas

Orientación

Piso

43

3ª

1

Este-Oeste

Piso

45

Baja

1

Sur-Este-Oeste

Tabla 5.5. Número y localización de las viviendas monitorizadas de Obra Nueva

Obra rehabilitada

Obra Nueva Portal 43

Portal 45

Planta Tipo

Figura 5.5 Localización de las viviendas monitorizadas de Obra Nueva (portales 43 y 45).

5.2.1.2 Obra rehabilitada Se realizan dos campañas de medidas que evalúan el comportamiento térmico de las viviendas antes y después de la rehabilitación. De las viviendas del proyecto, se seleccionan los portales 35 y 39. Se han monitorizado un total de cinco viviendas antes de las obras de rehabilitación; y cuatro viviendas después de la rehabilitación. Las viviendas han permanecido ocupadas durante el tiempo de la monitorización. En la Tabla 5.6 se detalla la ubicación de las viviendas monitorizadas antes y después de 98

Capítulo 5. Regen Link

las obras de rehabilitación. En la Figura 5.6 se muestra la localización de las viviendas monitorizadas en la Obra Rehabilitada. Nº Viviendas

Tipo Vivienda

Portal

Piso

35

Piso

39

Planta

Orientación

Antes Rehabilitación

Después Rehabilitación

3ª

2

1

Norte-Este-

4ª

1

1

Oeste

4ª

2

2

Sur-Este-Oeste

Tabla 5.6. Número y localización de las viviendas monitorizadas de Obra Rehabilitada.

Obra rehabilitada Portal 35

Portal 39

Obra Nueva Planta Tipo Figura 5.6 Localización de las viviendas monitorizadas de Obra Rehabilitada (portales 35 y 39).

5.2.2 Descripción de los sensores En este proyecto también se realiza de forma conjunta la monitorización en el interior de las viviendas, y la medida de las variables meteorológicas. Esta información permite analizar el comportamiento térmico de las viviendas representativas que han sido monitorizadas, considerando las condiciones exteriores.

5.2.2.1 Monitorización de las viviendas Se monitorizan las viviendas antes y después de la rehabilitación de los edificios, permitiendo comparar el comportamiento térmico en ambos casos. Antes de la rehabilitación de las viviendas, se registra el valor de la temperatura del aire interior de las viviendas. En las viviendas ya rehabilitadas, además de la temperatura se registra el valor de la humedad relativa del aire. Los sensores utilizados son en ambos casos de tipo Hobo (Figura 5.7).

99

Capítulo 5. Regen Link

Figura 5.7 Hobo de Temperatura (izqda.) y Hobo multicanal de Tª y Humedad (dcha.).

5.2.2.2 Monitorización del ambiente exterior Además de la monitorización de las viviendas, se realiza un registro de las variables meteorológicas utilizando la estación de medida instalada en la cubierta del portal nº 43, que se muestra en la Figura 5.8. Se registran los valores de la temperatura y la humedad relativa del aire exterior, la velocidad y la dirección del viento y la radiación solar global en la horizontal.

Se utiliza un sensor combinado de medida de la temperatura y de la humedad del aire exterior, dotado con una carcasa protectora del efecto en la medida de la niebla, la lluvia y la radiación solar. Un conjunto

anemómetro–veleta

mide

la

velocidad en un rango de 0 a 50 m/s y la dirección y del viento en un rango de 0 a 360ºC. La radiación solar global se mide con un piranómetro patrón secundario con un rango de medida de 0 a 1500W/m2. Figura 5.8 Imagen de la estación meteorológica instalada en el Portal 43

100

Capítulo 5. Regen Link

5.2.3 Campaña de medidas Obra nueva La monitorización de las viviendas de Obra Nueva del proyecto Regen Link se realizó durante el periodo anual de 2006/2007, destacándose los periodos invernal (enero-marzo 2007) y estival (junio-agosto 2007). En ese periodo también se registran los datos meteorológicos medidos en la estación instalada. A continuación se detallan los datos relevantes de la monitorización de las viviendas del portal nº 43 y del portal 45, viviendas representativas del comportamiento térmico del bloque. La ubicación de los sensores en el interior de las viviendas de obra nueva, indicando la orientación que tiene la estancia donde se localizan, se detalla en la Tabla 5.7. Portal

43

45

Piso

3º Derecha

Bajo Derecha

Sensores

Temperatura y humedad

Temperatura y humedad

Ubicación

Orientación

Salón

Este

Habitación1

Oeste

Habitación2

Oeste

Cocina

Este

Salón

Sur

Habitación

Este

Pasillo

N.A.

Tabla 5.7. Detalle de las medidas monitorizadas en las diferentes estancias del bloque de viviendas de Obra Nueva.

Obra rehabilitada El calendario de la campaña de medidas propuesta en las viviendas rehabilitadas del proyecto Regen Link, está dividido en dos periodos. Antes de las obras de rehabilitación se registraron tres semanas de medidas durante el periodo estival de 2002. El otro periodo de monitorización, después de la rehabilitación, es el periodo anual de 2005-2006. En ese periodo también se registran los datos meteorológicos medidos en la estación instalada.

101

Capítulo 5. Regen Link

De forma análoga al apartado de Obra Nueva, en la Tabla 5.8 y la Tabla 5.9 se especifican respectivamente donde están colocados los sensores en el interior de las viviendas del portal nº 35, antes y después de las obras de rehabilitación.

Portal

Piso

Sensores

Ubicación

Orientación

Habitación

Este

Salón

Oeste

Habitación

Este

Salón

Oeste

Salón

Oeste

3º Derecha 35

Temperatura 3º Izquierda 4º Izquierda

Tabla 5.8. Detalle de las medidas monitorizadas en las diferentes estancias del bloque de viviendas antes de ser rehabilitadas.

Portal

Piso

Sensores

Ubicación

Orientación

Habitación

Este

Salón

Oeste

Habitación

Este

Salón

Oeste

3º Derecha 35

Temperatura 4º Izquierda

Tabla 5.9. Detalle de las medidas monitorizadas en las diferentes estancias del bloque de viviendas rehabilitadas.

5.3 EVALUACIÓN TÉRMICA Tras la finalización de las campañas experimentales antes y después de las obras de rehabilitación, así como las campañas de medidas en los bloques de obra nueva (inverno y verano), se realiza el tratamiento inicial de los datos para eliminar los valores espurios. Una vez pre-procesados los datos, comienza la evaluación del comportamiento térmico de las siete viviendas monitorizadas entre los bloques rehabilitados y los de obra nueva en San Cristóbal de los Ángeles, dentro del proyecto Regen Link. Antes de analizar los gradientes térmicos producidos en el interior de las viviendas como consecuencia de las perturbaciones climáticas exteriores, hay que

102

Capítulo 5. Regen Link

destacar que algunas de dichas viviendas no han registrado ningún consumo energético. Los resultados expuestos a continuación muestran el comportamiento obtenido en el interior de una vivienda tipo de los bloques estudiados a lo largo de todo el periodo de monitorización [55]. La información completa de todas las viviendas monitorizadas se encuentra disponible en los informes finales del proyecto Regen Link.

5.3.1 Temperaturas medias El estudio de las temperaturas medias registradas en el interior de las viviendas analizadas, permite establecer los límites de operación obtenidos en los diferentes periodos estudiados. Para ello se evalúan los valores medios diarios de la temperatura ambiente (línea continua) e interiores (marcadores) frente al día juliano. Los siguientes apartados muestran los resultados obtenidos en invierno y verano teniendo en cuenta que la nomenclatura empleada en el interior es: 1º la estancia (habitación: hb, salón: sl, pasillo: ps y cocina: coc), 2º el portal y 3º el piso. En las siguientes gráficas, la forma y el color de cada marcador representa a cada una de las viviendas analizadas. Si el marcador está relleno equivale a los dormitorios y si está vacío equivale a los salones.

5.3.1.1 Obra nueva El análisis térmico estival en las dos viviendas monitorizadas de los dos bloques de obra nueva, se crea a partir de los datos procedentes de junio a agosto de 2007. A lo largo de este verano los valores medios diarios registrados en todas las estancias monitorizadas en el interior de las dos viviendas oscilan entre 18.5º y 31.1ºC, con un valor medio estival de 25.6ºC.

103

Capítulo 5. Regen Link

Junio 2007 Portales 43 y 45

Tª media diaria (ºC)

30 27 24 21 18 15 152

157

162

167

172

177

182

Dia Juliano Text Thb1P45_0D

Thb1P43_3D TcocP45_0D

TslP43_3D TpasP45_0D

Figura 5.9 Temperaturas medias diarias registradas en las dos viviendas monitorizadas en la los portales 43 y 45 de obra nueva a lo largo del mes de junio.

En esta figura se observan las temperaturas medias diarias obtenidas en dos estancias de la vivienda 3ºD del portal 43 y en tres estancias de la vivienda 0ºD del portal 45, registradas durante el mes de junio. Existe una gran disparidad entre los valores obtenidos debidos principalmente a la enorme oscilación de la temperatura exterior. A lo largo de este periodo los valores medios oscilan entre 18.5º y 25.5ºC, alcanzando los valores mínimos en la cocina y el pasillo y los máximos en las habitaciones y el salón.

Invierno 2006-2007 Durante el invierno de 2006-2007 se obtienen temperaturas medias diarias comprendidas entre 15º y 20.5ºC para la vivienda 3ºD y entre 6º y 14ºC para la vivienda 0ºD. Esta diferencia puede ser debida a la baja ocupación del piso bajo durante este periodo. Este hecho minimiza las ganancias internas y las ganancias solares directas por estas bajadas las persianas de esta vivienda. La siguiente gráfica muestra la evolución de la temperatura media en el exterior y en el interior de dos estancias del 3ºD y en tres del 0ºD durante enero de 2006.

104

Capítulo 5. Regen Link

Enero 2007 Portales 43 y 45

Tª media diaria (ºC)

24 21 18 15 12 9 6 3 0 1

4

7

10

13

16

19

22

25

28

31

Dia Juliano Text Thb1P45_0D

Thb1P43_3D TcocP45_0D

TslP43_3D TpasP45_0D

Figura 5.10 Temperaturas medias diarias registradas en las dos viviendas monitorizadas en la los portales 43 y 45 de obra nueva a lo largo del mes de enero de 2006.

En esta gráfica se observa que los valores interiores de la vivienda del portal 43 tienen un comportamiento bastante estable durante el mes de enero, oscilando entre 15º y 20.5ºC. Por el contrario el bajo D del portal 45 registra valores muy inferiores, con variaciones entre 6º y 13.6ºC, hecho que indica que probablemente la vivienda esté desocupada. En ambas viviendas se observa que cuando la temperatura exterior desciende por debajo de los 3ºC, los valores interiores descienden entre 1º y 3ºC.

5.3.1.2 Obra rehabilitada En las siguientes figuras se representan las temperaturas medias diarias tanto del interior de las viviendas como del exterior. Las habitaciones están orientadas hacia el Este mientras que los salones están orientados hacia el Oeste.

Verano 2002. Las siguientes gráficas representan la evolución de la temperatura en el interior de las dos viviendas monitorizadas, así como en el exterior. El periodo de estudio corresponde a 3 semanas de registros: 18 de junio al 8 de julio de 2002. Durante este periodo ambas viviendas han estado ocupadas.

105

Capítulo 5. Regen Link

Tª media diaria (ºC)

34

18 Junio-8 Julio 2002 Portales 35 y 39

32 30 28 26 24 22 20 18 169

172

175

178

181

184

187

Dia Juliano Text ThbP39_4D

ThbP35_3D TslP39_4D

TslP35_3D ThbP39_4I

ThbP35_3I TslP39_4I

TslP35_3I

Figura 5.11 Temperaturas medias diarias registradas en las dos viviendas monitorizadas, portales 35 y 39, antes de las obras de rehabilitación. Periodo desde el 18 de junio al 8 de julio de 2002.

A lo largo de las tres semanas de medidas los valores exteriores oscilan mucho (19º-31ºC), mientras que la variación media diaria en el interior de las viviendas es mucho menor, con rangos que oscilan entre 24.5º y 31ºC y, con un valor medio diario de 28ºC. Se observa que todos los valores interiores siguen la evolución de la temperatura exterior, lo que denota que las viviendas no tienen demasiada inercia térmica. Este hecho puede ser corroborado por la composición de los cerramientos exteriores, cuya la falta de aislamiento y poca masa térmica es un indicador de su baja inercia.

Verano 2006 Después de las obras de rehabilitación de los portales 35 y 39, se mejoraron los cerramientos exteriores de dichas viviendas, mejorando así la calidad térmica interior de las mismas. Durante el verano de 2006 se registran valores interiores que oscilan entre 23º y 32ºC, con un valor medio diario de 26.6ºC. Con el objetivo de obtener indicadores sobre la mejora de las obras de rehabilitación en el comportamiento térmico de la viviendas, se grafican las mismas 3 semanas que se analizaron en 2002. La siguiente figura representa el comportamiento térmico de las viviendas monitorizadas en el verano de 2006.

106

Capítulo 5. Regen Link

Tª media diaria (ºC)

34

18 Junio-8 Julio 2006 Portales 35 y 39

32 30 28 26 24 22 20 169

172

175

178

181

184

187

Dia Juliano Text ThbP39_4D

ThbP35_3D TslP39_4D

TslP35_3D ThbP39_4I

ThbP35_4I TslP39_4I

TslP35_4I

Figura 5.12 Temperaturas medias diarias registradas en las dos viviendas monitorizadas, portales 35 y 39, después de las obras de rehabilitación. Periodo desde el 18 de junio al 8 de julio de 2006.

Lo primero que hay que destacar es la diferencia entre el comportamiento de la temperatura exterior durante las tres semanas representadas en el 2006 y el 2002. A lo largo de estos dos periodos no se registran valores similares, pero las desviaciones no son demasiado grandes. En el primer caso (2006), el rango térmico interior oscila entre 25º - 30ºC, mientras que en el segundo se encuentra entre 24.5º - 31ºC. Las temperaturas medias diarias obtenidas en este periodo son de 28.2ºC en 2002 y 27.1ºC en 2006. Estos valores siguen siendo algo elevados, aunque los registros de 2006 se acercan más a la banda de confort estival que los obtenidos durante el verano de 2002. Tras las obras de rehabilitación y como consecuencia de la modificación de los cerramientos exteriores, entre otros factores, se obtienen resultados interiores mucho más estables frente a los cambios de temperatura exterior.

Invierno 2005-2006 Durante el invierno de 2005-2006 se alcanzan temperaturas medias diarias que oscilan entre 17º y 28ºC, con un valor medio diario de 22.7ºC. La siguiente figura representa el comportamiento de la temperatura en el interior de las cuatro viviendas monitorizadas a lo largo de enero de 2006. 107

Tª media diaria (ºC)

Capítulo 5. Regen Link

Enero 2006 Portales 35 y 39

31 28 25 22 19 16 13 10 7 4 1 1

4

7

10

13

16

19

22

25

28

31

Dia Juliano Text ThbP39_4D

ThbP35_3D TslP39_4D

TslP35_3D ThbP39_4I

ThbP35_4I TslP39_4I

TslP35_4I

Figura 5.13 Temperaturas medias diarias registradas en las dos viviendas monitorizadas, portales 35 y 39, después de las obras de rehabilitación durante enero de 2006.

En esta gráfica se observa que los valores interiores son bastante estables, con variaciones entre 1º y 3ºC, a pesar de las oscilaciones térmicas exteriores. Las mayores diferencias se obtienen entre el 4ºI del portal 35 y el 4ºD del portal 39. Estas diferencias pueden ser debidas a varios factores como la existencia de calefactores en el 4ºI o una mayor ventilación en el 4ºD. Al no disponer de valores de consumo energético no se puede realizar una corrección y evaluar cuál de las viviendas realiza un uso más eficiente. El desfase existente entre el 4ºD y el 4ºI nos da una idea de lo subjetivo que resulta el confort, ya que los usuarios de dos viviendas similares tienen comportamientos energéticos diferentes.

5.3.2 Día tipo. Para evaluar en que momento del día tienen lugar los picos máximos y mínimos de temperatura, se recurre al día más representativo de un determinado periodo. En el proyecto Regen Link se tienen tres campañas definidas: 3 semanas de verano antes de las obras de rehabilitación (2002), un año de medidas después de las obras de rehabilitación (2005/2006) y un año de medidas después de la construcción de los bloques nuevos (2006/2007). Por ello, se calculan cinco días tipo en función de las series completas de los valores de radiación solar, temperatura y humedad relativa

108

Capítulo 5. Regen Link

exterior de esas tres campañas experimentales. Se obtienen tres días tipo de verano (2002 y 2006 para el bloque rehabilitado y 2007 para el bloque de obra nueva) y dos días tipo de invierno (2005/2006 para el bloque rehabilitado y 2006/2007 para el bloque de obra nueva). Estos días muestran los valores medios de las temperaturas interiores frente a las 24 horas.

5.3.2.1 Obra nueva Aplicando el tratamiento estadístico ponderado sobre las variables registradas por la estación meteorológica instalada por el CIEMAT en la calle Paterna nº 43 de San Cristóbal de los Ángeles durante el año 2006/2007 (definido en el apartado 2.5.3), se obtienen los dos días tipo anuales: 

Invierno: 21 de enero de 2007. El rango de la temperatura exterior registrado a lo largo de las 24 horas del día tipo de invierno varía entre 4.7º y 13.3ºC, con un valor medio diario de 8.2ºC. La oscilación térmica obtenida entre el día y la noche tiene un valor medio de 8.6ºC



Verano: 2 de julio de 2006. El rango de la temperatura ambiente oscila a lo largo de las 24 horas del día entre 17.1º hasta 29.3ºC, con un valor medio diario de 23.2ºC. La oscilación registrada entre el día y la noche es bastante amplia, alcanzando los 12ºC

Los siguiente apartados muestran la temperatura exterior (línea continua negra) frente a los valores de temperatura interior (marcadores discontinuos de colores) a lo largo de las 24 horas del día tipo. Cada piso está definido por una forma y color de un marcador, relleno cuando representa a una habitación (hb), vacío cuando representa a un salón (sl) o a unas cocina (coc) y asterisco cuando representa al pasillo (pas).

Verano 2007 Durante el día tipo de verano de 2007 se analizaron los datos de la monitorizaron de tres estancias, pertenecientes a las dos viviendas estudiadas en los bloques de obra nueva, alcanzando un valor medio diario de 25.5ºC para el 3ºD del portal 43 y de 24ºC para el 0ºD del portal 45. La siguiente figura muestra la evolución de los valores medios de temperatura horaria registrados en algunas de estas estancias frente a los valores ambientales obtenidos el 2 de julio de 2007.

109

Capítulo 5. Regen Link

Día Tipo Verano Portales 43 y 45

30

Tª horaria (ºC)

28 26 24 22 20 18 16 1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

Hora Text Thb1P45_0D

Thb1P43_3D TcocP45_0D

TslP43_3D TpasP45_0D

Figura 5.14 Temperaturas medias horarias registradas en las dos viviendas monitorizadas en los portales 43 y 45 de obra nueva durante el 2 de julio de 2007.

En esta gráfica se observa que las temperaturas registradas en el interior de las viviendas son bastante estables a lo largo de todo el día, con oscilaciones entre el día y la noche en torno a 1ºC. Tal y como era de esperar, las temperaturas más altas se producen cuando la temperatura exterior es más elevada, con un pequeño retraso que indica la inercia de los cerramientos. Los valores más elevados se registran en el 3ºD, mientras que el bajo D registra valores algo más suaves. Esto puede ser debido a que el bajo tiene como condición de contorno inferior al sótano, cuyos valores térmicos son más bajos que los obtenidos en las plantas del edificio.

Invierno 2006-2007 A lo largo del 21 de enero de 2007 se obtienen registros de tres estancias del 3ºD y de cuatro del 0ºD, alcanzando valores medios diarios de 19.7ºC para el tercer piso y de 10.5ºC para el bajo. Estos resultados indican que probablemente la vivienda 0ºD ha estado deshabitada durante todo este día. Con objeto de analizar las oscilaciones alcanzadas a lo largo de este día tipo, se representan los valores medios de temperatura horaria en algunas de estas estancias frente a los valores ambientales (Figura 5.15).

110

Capítulo 5. Regen Link

Día Tipo Invierno Portales 43 y 45

21

Tª horaria (ºC)

18 15 12 9 6 3 1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

Hora Text Thb1P45_0D

Thb1P43_3D TcocP45_0D

TslP43_3D TpasP45_0D

Figura 5.15 Temperaturas medias horarias registradas en las dos viviendas monitorizadas en los portales 43 y 45 de obra nueva durante el 21 de enero de 2007.

En esta figura se observa claramente que la vivienda del bajo no sólo ha debido estar deshabitada, minimizando las ganancias internas, sino que tampoco ha recibido radiación solar directa como consecuencia de tener las persianas bajadas. A pesar de ello, las oscilaciones alcanzadas en esta vivienda son muy bajas (en torno a 0.3ºC). Los valores registrados en el 3ºD tampoco son muy elevados, pero sí como para indicar la presencia de ocupantes aunque probablemente con baja ocupación o muy bajo consumo de energía para calentar las estancias. En esta vivienda las temperaturas oscilan entre 19.5º- 20.5ºC, con oscilaciones día-noche en torno a 0.15ºC.

5.3.2.2 Obra rehabilitada Partiendo de las bases de datos meteorológicos registrados durante las dos campañas realizadas en los bloques 35 y 39 de San Cristóbal de los Ángeles (antes y después de las obras de rehabilitación), y aplicando el tratamiento estadístico ponderado sobre las variables registradas (definido en el apartado 2.5.3), se obtienen los tres días tipo:

111

Capítulo 5. Regen Link



Verano antes de las obras: 29 de junio de 2002. El rango de la temperatura ambiente oscila a lo largo de las 24 horas del día entre 19.4º hasta 33.2ºC, con un valor medio diario de 26.7ºC. La oscilación registrada entre el día y la noche es bastante amplia, alcanzando los 13.8ºC.



Verano después de las obras: 27 de junio de 2006. El rango de la temperatura ambiente oscila a lo largo de las 24 horas del día entre 18.4º hasta 31.5ºC, con un valor medio diario de 26.2ºC. La oscilación registrada entre el día y la noche es bastante amplia, alcanzando los 13.1ºC. Este día se ha seleccionado lo más parecido posible al obtenido en verano de 2002, para poder hacer las comparaciones pertinentes.



Invierno después de las obras: 4 de enero de 2006. El rango de la temperatura exterior registrado a lo largo de las 24 horas del día tipo de invierno varía entre 4.4º y 10.6ºC, con un valor medio diario de 7.1ºC. La oscilación térmica obtenida entre el día y la noche tiene un valor medio de 6.1ºC

Los siguientes apartados muestran la temperatura exterior (línea continua negra) frente a los valores de la temperatura interior (marcadores discontinuos de colores) a lo largo de las 24 horas del día tipo. Cada piso está definido por una forma y color de un marcador, relleno cuando representa a una habitación (hb), vacío cuando representa a un salón (sl) o a unas cocina (coc) y asterisco cuando representa al pasillo (pas). Hay que tener en cuenta que no se conocen los valores de consumo ni los hábitos de sus usuarios, lo que imposibilita dar una explicación concreta para algunos de los desfases producidos.

Verano 2002 Durante el 29 de junio de 2002 se han analizado tres viviendas en el bloque 35 y dos en el bloque 39, con temperaturas medias diarias de 27.8ºC para las del bloque 35 y 28.1ºC para las viviendas del bloque 39. Para analizar la inercia térmica de estas viviendas a lo largo de las 24 horas del día, se representan dos de ellas para cada bloque en la Figura 5.16.

112

Capítulo 5. Regen Link

Día Tipo Verano 2002 Portales 35 y 39 34

Tª horaria (ºC)

32 30 28 26 24 22 20 18 1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

Hora Text ThbP39_4D

ThbP35_3D TslP39_4D

TslP35_3D ThbP39_4I

ThbP35_3I TslP39_4I

TslP35_3I

Figura 5.16 Temperaturas medias horarias registradas en cuatro viviendas monitorizadas en los portales 35 y 39 antes de la rehabilitación durante el 29 de junio de 2002.

En esta gráfica se observa un comportamiento más estable en las viviendas del bloque 39, con oscilaciones medias diarias de 1.1ºC y valores extremos medios entre 27.6º y 28.7ºC. Por el contrario las viviendas del bloque 35 registran temperaturas medias que varían entre 26.2º y 29.1ºC y oscilaciones medias noche-día en torno a 2.4ºC, salvo el salón del 3ºI que obtiene una variación térmica diaria de 4.7ºC. Dado que todos los salones analizados tienen orientación oeste, esta diferencia es debida al comportamiento de sus usuarios. En todas las viviendas se observa un pico máximo por la tarde, momento en el que sus ocupantes suelen volver a casa.

Verano 2006 Con

el objetivo de comparar los resultados obtenidos en las campañas

realizadas antes y después de las obras de rehabilitación, se evalúan los datos registrados a lo largo del 27 de junio de 2006 (día representativo más parecido al obtenido en 2002). Durante esta campaña se analizan dos viviendas en cada uno de los dos bloques monitorizados, alcanzando temperaturas medias diarias de 28.1ºC para el portal 35 y 27.9ºC para el portal 39. La siguiente figura muestra la evolución de

113

Capítulo 5. Regen Link

los valores medios de temperatura horaria registrados en dos de las estancias de cada una de las dos viviendas de cada bloque, frente a los valores ambientales obtenidos el 27 de junio de 2006.

Día Tipo Verano 2006 Portales 35 y 39 Tª horaria (ºC)

32 30 28 26 24 22 20 18 1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

Hora Text ThbP39_4D

ThbP35_3D TslP39_4D

TslP35_3D ThbP39_4I

ThbP35_4I TslP39_4I

TslP35_4I

Figura 5.17 Temperaturas medias horarias registradas en cuatro viviendas monitorizadas en los portales 35 y 39 después de la rehabilitación durante el 27 de junio de 2006.

Esta gráfica muestra la diferencia obtenida en el comportamiento térmico de las viviendas monitorizadas. En ella se observa que el 3ºD del portal 35 y el 4ºD del portal 39 registran temperaturas ligeramente más bajas que el resto de las viviendas, aunque con oscilaciones térmicas similares. Esto puede ser debido a una combinación de factores que incluyan la correcta aplicación de las estrategias de ventilación, mucho más adecuadas durante la noche que durante el día, y la utilización de elementos de sombras durante las horas de máxima radiación solar. Las oscilaciones medias registradas entre el día y la noche varían entre 1.5º y 1.2ºC para el 3ºD y el 4ºI del portal 35 y 1.2º y 0.4ºC para el 4ºD y el 4ºI del portal 39.

Invierno 2005- 2006 Dado que durante este periodo se tuvieron algunos problemas con los registros meteorológicos, presentándose numerosos huecos, se completó el periodo invernal con la base de datos del Código Técnico de la Edificación (CTE). Gracias a esta

114

Capítulo 5. Regen Link

interpolación, se ha podido cuantificar los balances térmicos entre el interior y el exterior de las viviendas. A lo largo del 4 de enero de 2006, las temperaturas medias diarias registradas en las viviendas del portal 35 y del 39, varían entre 23.9ºC y 22.1ºC respectivamente. Para poder identificar los valores más extremos así como el momento del día en el que se produce, se representan las temperaturas de las

Tª horaria (ºC)

viviendas de los dos portales frente a las 24 horas del día.

Día Tipo Invierno 2006 Portales 35 y 39

31 28 25 22 19 16 13 10 7 4 1 1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

Hora Text ThbP39_4D

ThbP35_3D TslP39_4D

TslP35_3D ThbP39_4I

ThbP35_4I TslP39_4I

TslP35_4I

Figura 5.18 Temperaturas medias horarias registradas en cuatro viviendas monitorizadas en los portales 35 y 39 después de la rehabilitación durante el 4 de enero de 2006.

Analizando esta gráfica se ve un comportamiento bastante dispar entre las viviendas. Por un lado están las viviendas 3ºD del portal 35 y 4ºD de portal 39, cuyas oscilaciones diarias medias son de 5.6º y 1.1ºC y sus temperaturas interiores varían entre 19.3º- 24.9ºC y 18.9º- 19.4ºC respectivamente. La gran disparidad entre los valores máximos puede ser debido al encendido de un calefactor por la noche en el 3ºD. Por otro están las viviendas 4ºI de los portales 35 y 39, cuyas oscilaciones díanoche son de 3.5ºC y sus temperaturas interiores varían entre 24.4º- 27.9ºC y 22.9º26.4ºC respectivamente. En estas viviendas se produce una rápida subida de temperatura que puede ser debida al encendido de un calefactor durante la mañana.

115

Capítulo 5. Regen Link

5.3.3 Oscilación térmica Con el objetivo de evaluar los momentos del día en los que se producen sobrecalentamientos e infracalentamientos, se realizan los balances térmicos entre el interior y el exterior de las viviendas frente a todas las horas del día (metodología descrita en la sección 2.5.1 de este documento). Este procedimiento muestra la evolución de la onda térmica producida en las viviendas monitorizadas. Dado que las gráficas de inercia térmica obtenidas en todas las viviendas evaluadas muestran un patrón de comportamiento similar, aunque varíen los rangos de las diferencias térmicas obtenidas, se selecciona una vivienda de cada bloque (bloques rehabilitados y bloques de obra nueva) para analizar el comportamiento registrado tanto en verano como en invierno. El resto de las gráficas están disponibles en los informes finales del proyecto Regen Link.

5.3.3.1 Obra nueva La oscilación de la onda térmica registrada durante el verano e invierno de 2006/2007, se evalúa en la habitación y el salón de la vivienda 3ºD del portal 43 del bloque de nueva construcción. Hay que tener en cuenta que esta vivienda no ha tenido una gran ocupación durante todo el periodo de medidas.

Verano 2006-2007. Las siguientes gráficas muestran la inercia térmica registrada en ambas estancias a lo largo del verano de 2007 frente a las 24 horas del día, indicando los periodos de sobrecalentamiento e infracalentamiento estivales.

116

Capítulo 5. Regen Link

Portal 43 Vivienda 3ºD Habitación. Periodo Verano 2006

20 15

∆T (ºC)

10 5 0 -5 -10 0

5

10

15

20

25

Horas Figura 5.19 Oscilación térmica registrada en la habitación del 3ºD del portal 43 del bloque de obra nueva durante el verano de 2006.

Portal 43 Vivienda 3ºD Salón. Periodo Verano 2006

20 15

∆T (ºC)

10 5 0 -5 -10 0

5

10

15

20

25

Horas Figura 5.20 Oscilación térmica registrada en el salón del 3ºD del portal 43 del bloque de obra nueva durante el verano de 2006.

117

Capítulo 5. Regen Link

Estas gráficas muestran la evolución horaria de la oscilación térmica alcanzada en ambas estancias. Analizando su comportamiento se observa un periodo de sobrecalentamiento a primeras y últimas horas del día. El interior de la vivienda permanece más caliente gracias a la inercia térmica de sus cerramientos, que permite ceder el calor almacenado durante todo el día en las horas de mayor necesidad (por la noche y a primeras horas de la mañana). El período de infra calentamiento tiene lugar en las horas de máxima radiación solar. Este efecto, el más buscado durante el verano, permite a las viviendas acercarse y mantenerse en las zonas de confort a medida que aumenta la temperatura exterior. Finalmente cabe destacar que una buena ventilación permitirá mejorar no sólo las condiciones de confort térmico, sino también la calidad del aire interior.

Invierno 2006-2007 La oscilación térmica producida durante el invierno de 2006/2007 en las dos estancias del 3ºD se muestra en las siguientes gráficas, indicando los momentos en los que tienen lugar los periodos más extremos.

Portal 43 Vivienda 3ºD Habitación. Periodo Invierno 2006

35 30

∆T (ºC)

25 20 15 10 5 0 -5 0

5

10

15

20

25

Horas Figura 5.21 Oscilación térmica registrada en la habitación del 3ºD del portal 43 del bloque de obra nueva durante el invierno de 2006/2007.

118

Capítulo 5. Regen Link

Portal 43 Vivienda 3ºD Salón. Periodo Invierno 2006

35 30

∆T (ºC)

25 20 15 10 5 0 -5 0

5

10

15

20

25

Horas Figura 5.22 Oscilación térmica registrada en el salón del 3ºD del portal 43 del bloque de obra nueva durante el invierno de 2006/2007.

Estas gráficas muestran la inercia térmica alcanzada en el interior de cada una de las dos estancias monitorizadas. De ellas se puede destacar periodos de sobrecalentamiento durante casi cualquier hora del día, lo que indica el buen comportamiento de los cerramientos colocados en este bloque de obra nueva. Durante las horas de máxima radiación solar se registran algunos valores inferiores a la temperatura exterior. Este hecho indica o bien la baja ocupación de la vivienda o bien la baja energía que emplean sus ocupantes para calentar las estancias. Esta diferencia

negativa

puede

ser

corregida

fácilmente

mediante

el

máximo

aprovechamiento solar (manteniendo las persianas siempre subidas), el aumento de las ganancias internas (electrodomésticos, luces,..) o bien mediante algún elemento calefactor.

5.3.3.2 Obra rehabilitada La oscilación de la onda térmica registrada durante el verano de 2002 y el verano e invierno de 2005/2006, se evalúa en la habitación y el salón de la vivienda 3ºD del portal 35 del bloque rehabilitado antes (2002) y después de las obras de mejora (2005/2006).

119

Capítulo 5. Regen Link

Verano 2002 En las siguientes gráficas se analiza la inercia térmica de las dos estancias monitorizadas en el 3ºD durante la campaña de verano de 2002.

Portal 35 Vivienda 3ºD Habitación. Periodo Verano

10 8

∆T (ºC)

6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10 0

5

10

Horas

15

20

25

Figura 5.23 Oscilación térmica registrada en la habitación del 3ºD del portal 35 del bloque rehabilitado durante el verano de 2002.

Portal 35 Vivienda 3ºD Salón. Periodo Verano

10 8

∆T (ºC)

6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10 0

5

10

Horas

15

20

25

Figura 5.24 Oscilación térmica registrada en el salón del 3ºD del portal 35 del bloque rehabilitado durante el verano de 2002.

120

Capítulo 5. Regen Link

Estas figuras describen el salto térmico que caracteriza a las viviendas a través de la inercia que poseen. Para ello, se analiza la onda térmica resultante de las gráficas, observando que tiene un comportamiento bastante plano a lo largo del día, lo que indica que los valores interiores siguen a la temperatura exterior. Este hecho denota la mala inercia térmica de los cerramientos constructivos. Durante las horas de máxima radiación solar se produce una acumulación de calor que no llega a producir sobrecalentamientos en ninguna de las dos estancias. El hecho de no tener demasiados sobrecalentamientos se ve favorecido por una buena ventilación, la cual va a refrigerar el interior de las viviendas. Esto provoca un descenso de las temperaturas interiores con respecto a la exterior, aunque se pretende alcanzar diferencias mayores tras las obras de rehabilitación. La presencia de jardines en la parte Oeste de los bloques beneficia esta ventilación. Sin embargo, por la noche y a primeras horas del día, ambas estancias devuelven el calor captado durante el día, haciendo que la diferencia térmica entre el interior y el exterior sea positiva.

Verano 2006 Las siguientes gráficas muestran la inercia térmica producida a lo largo de todo el verano de 2006 en la habitación y el salón del 3ºD del portal 35.

Portal 35 Vivienda 3ºD Habitación. Periodo Verano 2006

15 10

∆T (ºC)

5 0 -5 -10 -15 0

5

10

Horas

15

20

25

Figura 5.25 Oscilación térmica registrada en la habitación del 3ºD del portal 35 del bloque rehabilitado durante el verano de 2006.

121

Capítulo 5. Regen Link

Portal 35 Vivienda 3ºD Salón. Periodo Verano 2006

15

∆T (ºC)

10 5 0 -5 -10 -15 0

5

10

Horas

15

20

25

Figura 5.26 Oscilación térmica registrada en el salón del 3ºD del portal 35 del bloque rehabilitado durante el verano de 2006.

Estas gráficas muestran la inercia térmica alcanzada en el interior de cada una de las estancias monitorizadas. De ellas se puede destacar la presencia de dos picos. El primero de ellos tiene lugar a primeras horas del día y está producido por la mayor inercia que tienen los cerramientos de las viviendas tras las obras, lo que hace que a medida que desciende la temperatura exterior los valores interiores permanecen estables. El segundo se produce durante las horas de máxima radiación solar. Durante este periodo el efecto más esperado es el infra calentamiento, lo que permite a las viviendas acercarse a la zona de confort a medida que aumenta la temperatura exterior. Una buena ventilación permitirá mejorar no sólo las condiciones de confort térmico, sino también la calidad del aire interior. En comparación con los resultados obtenidos antes de las obras, la onda térmica presenta una amplitud mucho más correcta para una vivienda regida por parámetros bioclimáticos, ya que la existencia de estos dos picos más pronunciados (sobrecalentamiento a primeras horas del día e infra calentamiento a las horas de máxima radiación), denota cerramientos más adaptados a la climatología y necesidades de la vivienda.

122

Capítulo 5. Regen Link

Invierno 2005-2006 Las siguientes gráficas muestran la inercia térmica que alcanzan las dos estancias del 3ºD durante el periodo invernal de 2005/2006. La evolución de la onda permite detectar los momentos del día en los que se producen sobrecalentamientos o Infra calentamientos.

Portal 35 Vivienda 3ºD Habitación. Periodo Invierno 2006

35 30

∆T (ºC)

25 20 15 10 5 0 0

5

10

Horas

15

20

25

Figura 5.27 Oscilación térmica registrada en la habitación del 3ºD del portal 35 del bloque rehabilitado durante el invierno de 2005/2006.

123

Capítulo 5. Regen Link

Portal 35 Vivienda 3ºD Salón. Periodo Invierno 2006

35 30

∆T (ºC)

25 20 15 10 5 0 0

5

10

Horas

15

20

25

Figura 5.28 Oscilación térmica registrada en el salón del 3ºD del portal 35 del bloque rehabilitado durante el invierno de 2005/2006.

Todas

las

estancias

monitorizadas

en

esta

vivienda

presentan

sobrecalentamientos a cualquier hora del día, comportamiento deseado en invierno. El problema está al no conocer el consumo energético que poseen, ya que no se puede determinar hasta qué punto está producido por la aplicación de técnicas bioclimáticas. La onda térmica del salón es más plana que la del dormitorio, probablemente debido al mayor funcionamiento de los calefactores en estas estancias, manteniéndola más caliente que el dormitorio.

5.3.4 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo Siguiendo la metodología definida en el apartado 2.5.2 para evaluar la dinámica de los balances térmicos registrados entre el interior y el exterior de las viviendas monitorizadas, se grafica la diferencia de temperaturas frente a los valores ambientales. Se introducen las bandas de confort térmico recomendadas para el verano y el invierno para cuantificar cómo de próximos están los registros interiores de dichas bandas. Dado que todas las estancias monitorizadas muestran patrones

de

comportamiento similares, se grafican únicamente dos estancias de una misma vivienda. El resto de las viviendas alcanzan similares patrones pero con rangos de

124

Capítulo 5. Regen Link

temperatura diferentes. Todas las gráficas obtenidas para todas las viviendas monitorizadas se encuentran disponibles en los informes finales del proyecto Regen Link.

5.3.4.1 Obra nueva La vivienda seleccionada para analizar los grados de calentamiento o enfriamiento efectivo durante el 2005/2006, es el 3ºD del portal 43 del bloque de obra nueva.

Verano 2007 A continuación se muestra el calentamiento y la refrigeración natural producida

∆T (ºC)

en el interior de la habitación y el salón del 3ºD durante el periodo estival.

Portal 43 Vivienda 3ºD Habitación. Periodo Verano 2006

16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10

Banda Confort Interior

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

Temperatura ambiente (ºC) Figura 5.29 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo estival registrado en la habitación de la vivienda 3ºD del portal 43 del bloque de obra nueva.

125

∆T (ºC)

Capítulo 5. Regen Link

Portal 43 Vivienda 3ºD Salón. Periodo Verano 2006

16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10

Banda Confort Interior

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

Temperatura ambiente (ºC) Figura 5.30 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo estival registrado en el salón de la vivienda 3ºD del portal 43 del bloque de obra nueva.

En esta vivienda el salón está orientado al Este y tiene una galería acristalada desviada unos grados hacia el Sur. Por el contrario la habitación tiene una orientación Oeste. A pesar de ello, las condiciones térmicas interiores son bastante similares, con porcentajes del 20% dentro de la banda de confort definida para el verano (24º-26ºC). Cuando el límite superior de esta franja aumenta hasta los 29ºC, los valores obtenidos dentro de dicha banda aumentan hasta el 59 y 63% para la habitación y el salón respectivamente. Los porcentajes alcanzados por debajo de 24ºC no son despreciables, con valores entre el 30 y el 27%. Para una vivienda construida bajo criterios bioclimáticos se espera obtener valores negativos de Tint - Text cuando la temperatura exterior supere los 26ºC, tal y como ocurre en estas gráficas la mayor parte de las veces. Esto significa que los valores interiores se mantienen en condiciones de confort o pseudo-confort aunque los exteriores aumenten. Las estrategias de ventilación natural durante el verano, son muy apropiadas para alcanzar y mantener unas condiciones térmicas óptimas en el interior.

126

Capítulo 5. Regen Link

Invierno 2006-2007 Las siguientes figuras muestran el calentamiento y la refrigeración natural producida en el interior de la habitación y el salón del 3ºD en el invierno de 2006/2007.

Portal 43 Vivienda 3ºD Habitación. Periodo Invierno 2006

25 22

∆T (ºC)

19

Banda Confort Interior

16 13 10 7 4 1 -2 -5 -2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Temperatura ambiente (ºC) Figura 5.31 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo invernal registrado en la habitación de la vivienda 3ºD del portal 43 del bloque de obra nueva.

Portal 43 Vivienda 3ºD Salón. Periodo Invierno 2006

25 22

∆T (ºC)

19

Banda Confort Interior

16 13 10 7 4 1 -2 -5 -2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Temperatura ambiente (ºC) Figura 5.32 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo invernal registrado en el salón de la vivienda 3ºD del portal 43 del bloque de obra nueva.

127

Capítulo 5. Regen Link

El porcentaje de valores obtenidos dentro de la zona de confort invernal está en torno al 1%, teniendo la mayor parte de los registros por debajo de 20ºC. Ampliando el límite inferior de esta banda hasta 18ºC, el porcentaje de valores dentro de la zona de pseudo-confort aumenta enormemente hasta alcanzar valores de 60 y 46% para la habitación y el salón respectivamente. Teniendo en cuenta la baja ocupación de la vivienda, cuando esta registre una mayor ocupación dará lugar a un aumento de las cargas internas lo que incrementará la temperatura interior entre dos y tres grados, quedando así dentro de la zona de confort interior deseada.

5.3.4.2 Obra rehabilitada Los grados de calefacción o enfriamiento efectivo se han calculado en las dos estancias (habitación y salón) de la vivienda 3ºD del portal 35 antes (verano 2002) y después de las obras de rehabilitación (verano e invierno 2005/2006). Esta evaluación permite detectar cuando se producen los picos máximos y mínimos en la oscilación de la onda térmica. Hay que tener en cuenta que la vivienda está habitada y por lo tanto sometida a los hábitos de sus usuarios.

Verano 2002 Las siguientes figuras muestran los balances térmicos entre el interior de las estancias del 3ºD y el exterior durante las tres semanas de medidas del verano de

∆T (ºC)

2002.

Portal 35 Vivienda 3ºD Habitación. Periodo Verano

16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10

Banda Confort Interior

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

Temperatura ambiente (ºC) Figura 5.33 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo estival registrado en la habitación de la vivienda 3ºD del portal 35 del bloque rehabilitado antes de las obras en el verano de 2002.

128

∆T (ºC)

Capítulo 5. Regen Link

Portal 35 Vivienda 3ºD Salón. Periodo Verano

16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10

Banda Confort Interior

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

Temperatura ambiente (ºC) Figura 5.34 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo estival registrado en el salón de la vivienda 3ºD del portal 35 del bloque rehabilitado antes de las obras en el verano de 2002.

En estas gráficas se observa un comportamiento poco confortable a lo largo de todo el periodo de medidas, con porcentajes dentro de la banda de 24º-26ºC de 22.2% y 13% para la habitación y el salón respectivamente. Ampliando el límite superior de esta franja hasta 29ºC, los porcentajes aumentan notablemente hasta 72% y 78.2% para la habitación y el salón. El número de registros por debajo de 24ºC es muy bajo, con valores inferiores al 2% en ambos casos. A pesar de no estar en confort, existe una gran cantidad de registros donde la temperatura exterior es superior a la interior, y cuando ocurre, la primera se encuentra por encima de los 26ºC. Lo que significa que el interior de la vivienda no sufre un sobrecalentamiento excesivo cuando suben los valores exteriores, aun así, es necesario aumentar la refrigeración natural cuando se produzcan estas condiciones, y acercarse más a la zona de confort.

Verano 2006 En las siguientes figuras se muestran los grados de calentamiento y refrigeración efectiva producida en el interior de la vivienda monitorizada tras las obras de rehabilitación. En esta campaña se tienen más registros que los obtenidos en la

129

Capítulo 5. Regen Link

realizada en 2002, aumentando así el número de sucesos pertenecientes a las

∆T (ºC)

distintas franjas estudiadas.

16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10

Portal 35 Vivienda 3ºD Habitación. Periodo Verano 2006

Banda Confort Interior

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Temperatura ambiente (ºC) Figura 5.35 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo estival registrado en la habitación de

∆T (ºC)

la vivienda 3ºD del portal 35 del bloque rehabilitado después de las obras en el verano de 2006.

16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10

Portal 35 Vivienda 3ºD Salón. Periodo Verano 2006

Banda Confort Interior

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Temperatura ambiente (ºC) Figura 5.36 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo estival registrado en el salón de la vivienda 3ºD del portal 35 del bloque rehabilitado después de las obras en el verano de 2006.

130

Capítulo 5. Regen Link

En estas gráficas se observa que el porcentaje de valores dentro de la franja de confort térmico de verano sigue sin ser muy alto, con porcentajes entre 20.3% y 23.1% para la habitación y el salón respectivamente. Aumentando hasta 29ºC el límite superior de esta franja, el número de registros dentro de esta banda aumenta hasta 70.4% y 74.8%. El porcentaje de valores por debajo de 24ºC es inferior al 1% para el salón, pero aumenta hasta casi el 7% para la habitación. Dado el mejor comportamiento bioclimático de la vivienda, los habitantes de la misma redujeron al mínimo

el

uso

de elementos de

aire acondicionado

convencionales, consiguiendo de manera natural los mismos porcentajes de confort térmico.

Invierno 2005-2006 Las siguientes figuras representan los grados de calentamiento y refrigeración efectiva producida en el interior de la habitación y el salón del 3ºD durante el invierno 2005/2006 tras las obras de rehabilitación.

30

Portal 35 Vivienda 3ºD Habitación. Periodo Invierno 2006

27

∆T (ºC)

24

Banda Confort Interior

21 18 15 12 9 6 3 0 -10 -8 -6 -4 -2

0

2

4

6

8 10 12 14 16 18 20 22 24

Temperatura ambiente (ºC) Figura 5.37 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo invernal registrado en la habitación de la vivienda 3ºD del portal 35 del bloque rehabilitado después de las obras en 2005/2006.

131

Capítulo 5. Regen Link

Portal 35 Vivienda 3ºD Salón. Periodo Invierno 2006

30 27

∆T (ºC)

24

Banda Confort Interior

21 18 15 12 9 6 3 0 -10 -8 -6 -4 -2

0

2

4

6

8 10 12 14 16 18 20 22 24

Temperatura ambiente (ºC) Figura 5.38 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo invernal registrado en el salón de la vivienda 3ºD del portal 35 del bloque rehabilitado después de las obras en 2005/2006.

Analizando estas figuras se observa que el número de registros dentro de la banda de confort de invierno (20º-22ºC) está en torno a 29.4% y 27.4% para la habitación y el salón respectivamente. Aumentando el límite inferior hasta 18ºC estos porcentajes aumentan hasta 56.8% y 62.3%. Estos 2ºC se pueden alcanzar fácilmente mediante el aumento de las ganancias internas, es decir, por el propio uso bioclimático de la vivienda. En estas dos estancias el número de valores por encima de los 22ºC está en torno al 40% para la habitación y el 30% para el salón. El uso de una ventilación nocturna puede reducir estos porcentajes y acercarlos más a la banda de confort térmico.

Comparación 2002-2006 Para evaluar cómo han afectado las obras de rehabilitación al comportamiento energético de las viviendas de San Cristóbal de los Ángeles, se ha realizado una comparación entre los valores experimentales recogidos en las campañas de medidas del 2002 y la del 2006.

132

Capítulo 5. Regen Link

Promedio diario Vivienda 3D_W. Portal 35 34,00

32,00

30,00

T (ºC)

28,00

26,00

24,00

22,00

20,00 18/06

23/06

28/06

03/07

08/07

Dias Thab_06

Tsal_06

Text_06

Thab_02

Tsal_02

Text_02

Figura 5.39 Comparación de los valores experimentales del 2002 y el 2006 en la vivienda 3ºD del portal 35.

En esta figura se muestra la temperatura media exterior y la evolución térmica interior de la vivienda durante las dos campañas estivales de medidas: 2002 y 2006. Como se ha comentado en apartados anteriores, los dos periodos no representan los mismos valores de temperatura exterior, pero a pesar de ello se puede apreciar valores más estables de la temperatura en el interior de la vivienda a lo largo del año 2006. Esto es debido a la existencia de cerramientos con mayor inercia térmica, elementos de sombra exteriores, vidrios dobles,...es decir, adaptar el edificio a la climatología del lugar, aprovechando ganancias solares o ventilaciones cruzadas para acercarse de manera natural a las zonas de confort.

5.3.5 Conclusiones Con el proyecto europeo Regen Link, se avanza en el desarrollo de edificios que alcanzan condiciones térmicas interiores óptimas mediante el empleo de técnicas

133

Capítulo 5. Regen Link

naturales de acondicionamiento. Para ello se ha abordado el problema desde dos apartados: un bloque de obra nueva y otro rehabilitado. Se evalúa cómo influyen energéticamente las obras de rehabilitación sobre el edificio, realizando dos campañas de medidas, una previa a la rehabilitación y otra posterior. En esta publicación se presenta el comportamiento térmico de las viviendas monitorizadas durante estos periodos, así como la comparación de los resultados obtenidos en ambos casos. Por problemas en la instalación de la garita meteorológica, los valores exteriores han comenzado a registrarse a partir del verano de 2006. Por lo tanto, para poder realizar el estudio durante el periodo invernal, se ha recurrido al año sintético creado para Madrid por el CTE [10], previa comparación con los valores históricos registrados en las estaciones de la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET) en Madrid. De acuerdo con este criterio y analizando los datos obtenidos en las dos campañas de medidas de la vivienda monitorizada en el bloque rehabilitado de San Cristóbal de los Ángeles, se obtienen las siguientes conclusiones: 

Es importante tener en cuenta la habitabilidad y el uso de las viviendas, estando sujetas en todo momento a la acción de sus ocupantes. Este hecho explica que se utilizasen sistemas de calefacción en invierno y equipos de aire acondicionado en verano.



Analizando las gráficas obtenidas tras la monitorización de la vivienda antes de las obras de rehabilitación, durante el verano del 2002, se observa que las temperaturas interiores siguen la evolución de la temperatura exterior, lo que denota cerramientos con poca inercia térmica.



Tras la rehabilitación, los cerramientos exteriores han sido reforzados, entre otros materiales, con capas de aislante. El resultado de esta modificación da lugar a viviendas más inerciales, que mantienen más o menos constante la temperatura interior, independientemente de los cambios exteriores. Este hecho queda verificado tanto en las gráficas del verano de 2006 como en las de invierno de 2005-2006.

134

Capítulo 5. Regen Link



La onda térmica obtenida en las gráficas del verano de 2002 es mucho más plana que la de 2006, lo que denota la menor inercia térmica de las viviendas al no poder adaptarse a los cambios exteriores.



Las gráficas de los grados de calentamiento o de refrigeración efectiva muestran como mejoran las condiciones térmicas interiores tras los cambios realizados en las viviendas, minimizando el uso de sistemas de acondicionamiento convencionales.



Para poder caracterizar energéticamente a una vivienda hay que conocer sus consumos, o evaluar una vivienda vacía. En este estudio no se ha dispuesto de los consumos de ninguna de las viviendas, lo que impide

corregir

el

desfase

producido

por

los

sistemas

de

acondicionamiento térmico. 

Durante la campaña de invierno de 2005-2006, la vivienda parece no haber utilizado sistemas de calefacción en algunos momentos. Por lo tanto, el análisis de sus gráficas en esos tiempos indicaría cómo se comportan la vivienda según las técnicas bioclimáticas introducidas. En ella, se observa que los valores interiores son bastante estables, encontrándose ligeramente por debajo de las bandas de confort. Es decir, que las obras de rehabilitación han mejorado las condiciones térmicas interiores de las viviendas.

De la monitorización de la vivienda analizada en el bloque de obra nueva se obtienen las siguientes conclusiones: 

En este caso, las viviendas han estado deshabitadas o con baja ocupación durante todo el periodo de medidas, lo que ha permitido analizar térmicamente el interior sin la influencia de sus usuarios. Por otro lado, las persianas han permanecido bajadas y las estrategias de ventilación natural no se han puesto correctamente en práctica, influyendo en los resultados finales.



Durante el periodo estival, los valores medios de la temperatura exterior presentan grandes oscilaciones, alcanzando valores bastante bajos para esta época del año. Las temperaturas interiores también muestran

135

Capítulo 5. Regen Link

diferencias grandes, aunque el valor medio para este periodo en ambas viviendas no supera los 26ºC. 

Durante el invierno, en el 3ºD del portal nº 43 se obtienen valores ligeramente inferiores a la banda de confort establecida. Una vez comprobado el correcto funcionamiento de los sensores, se deduce que es probable que este comportamiento sea debido a la suma de una mala ventilación invernal (funcionamiento de las chimeneas de refrigeración solar y ventanas abiertas) y de la inexistencia de ganancias solares directas (persianas completamente bajadas).



Se han calculado los días tipo para los dos periodos más representativos: verano (2 de julio) e invierno (21 de enero). Durante el primer periodo, los valores interiores de la temperatura de aire en la vivienda presentan comportamientos bastante estables, dentro o ligeramente por debajo de los valores de confort. En el invierno, los registros del 3ºD del portal nº 43 tienen mayores porcentajes dentro de la zona de confort.



La onda térmica estival obtenida mediante el salto térmico entre el interior

y el

exterior,

en

la

vivienda

analizada,

presenta

un

comportamiento marcado por sobrecalentamientos a primeras y últimas horas del día, e infra calentamientos durante las horas de máxima radiación. Estos son los procesos más deseados para el verano. 

Durante el invierno, la inercia térmica del 3º D del portal nº 43 muestra sobrecalentamientos a casi cualquier hora del día, salvo algunos registros durante las horas de máxima radiación, probablemente corregibles abriendo las persianas y facilitando la ganancia solar directa. Esto denota el buen comportamiento de los cerramientos exteriores que se han instalado.



Si se analizan los grados de calentamiento o la refrigeración efectiva durante el verano, y teniendo en cuenta que se están monitorizando estancias con orientaciones diferentes, se obtienen gráficas con comportamientos bastante similares.



La gráfica de los grados de calentamiento y de refrigeración efectiva invernal de la vivienda 3ºD del portal nº 43, muestra valores ligeramente

136

Capítulo 5. Regen Link

inferiores a la banda de pseudo-confort. Una mayor ocupación con el consiguiente aumento de

las

ganancias internas

y el

mayor

aprovechamiento de la radiación solar, aumentaría varios grados la temperatura interior, incrementando el porcentaje de valores dentro de la banda de confort.

137

Capítulo

6

6 SUNRISE

En enero de 1999 se aprobó definitivamente el Plan Parcial para la calificación del suelo en el “Ensanche de Vallecas”. En este Plan se asignaron los suelos correspondientes al uso residencial sujetos a algún tipo de régimen de protección pública. Posteriormente, en mayo de 2000 se constituyen seis Juntas de Compensación, una por cada Unidad de Ejecución (UE). La junta responsable de la construcción de más de 4500 viviendas nuevas de la UE1 es coordinada por la EMVS [1], siendo en su mayoría viviendas sociales. Entre estas promociones se encuentra Vallecas7, desarrollada en el marco del Proyecto Europeo ‘Sunrise’. Esta promoción, aprobada en junio de 2002, representa una actuación integrada de alta eficiencia energética y adecuación ambiental de 139 viviendas. En la Figura 6.1 se delimita la UE 1 y se identifican las distintas calificaciones del suelo según los usos básicos. La parcela 1.42 se ha identificado en color negro (para facilitar su localización), aunque su uso básico es el residencial.

139

Capítulo 6. Sunrise

Figura 6.1 Localización y zonificación del UZP 1.03 Ensanche de Vallecas (izqda.) y detalle del planeamiento de desarrollo de la Unidad de Ejecución 1 (dcha.).

La manzana en la que se ejecuta el proyecto es una manzana de 75x75 m con un eje norte-sur. Esta zona de actuación se modificó para conseguir el eje norte-sur puro, siguiendo las indicaciones del personal investigador del CIEMAT responsable de esta área de conocimiento. El suelo de la Parcela 1.42 está calificado como Residencial (RC-2) con régimen de Viviendas Precio Tasado (VPT) y con una limitación de la altura máxima de las viviendas de cinco plantas. En la promoción Vallecas7 el proyecto seleccionado por la EMVS [1] fue el denominado “Amanecer Vallecas 7, Parcela 1.42”. Este proyecto fue desarrollado por el estudio de arquitectura de Ortiz León Arquitectos S.L en colaboración con Feilden Clegg Bradley Studios y con la asesoría medioambiental de Max Fordham. Es un proyecto global a nivel urbano que optimiza los parámetros de eficiencia energética con el objetivo de la reducción de las emisiones de CO2 a la mitad, del consumo de energía en un 60% y del consumo de agua en un 35%, respecto a un edificio convencional. Destaca el uso de la ventilación natural, la iluminación natural y eficiente, la utilización de protecciones solares, el uso de energías renovables, el reciclaje de aguas grises, los sistemas de ahorro de agua en lavabos y aseos, la selección de materiales respetuosos con el medio ambiente y el cuidado de la calidad del aire interior.

140

Capítulo 6. Sunrise

6.1 CONOCIMIENTOS PREVIOS 6.1.1 Descripción del edificio Las 139 viviendas se desarrollan en cuatro bloques, separados entre sí en las esquinas, con alineación al borde de parcela y orientados respectivamente al Norte, Este, Oeste y Sur; alrededor de un patio interior ajardinado elevado 1.50 m respecto al nivel de la calle. Esta configuración permite aumentar la superficie del patio interior al reducir la crujía de los edificios, y garantiza una buena ventilación y la conexión peatonal con las calles circundantes. Además esta tipología de vivienda en manzana abierta es de uso frecuente en construcción, lo que ha permitido reutilizar el conocimiento obtenido en este proyecto en futuras construcciones en la zona.

Figura 6.2 Edificios de la manzana del Proyecto Sunrise; vista en planta (izqda.) y vista Sureste (dcha.).

Todos los bloques son pasantes, es decir presentan dos orientaciones opuestas, así: el bloque norte está orientado al Norte y al Sur, el bloque este al Este y al Oeste, el bloque sur al Sur y al Norte y el bloque oeste al Oeste y al Este. Además, la fachada en cada orientación está alineada a la calle un 75%.

141

Capítulo 6. Sunrise

Figura 6.3 Vistas del patio interior; vista Noreste (izqda.); separación entre bloques (centro); vista Sureste (dcha.).

El número de viviendas por bloque es: 34 viviendas en el bloque norte, 36 en el este, 45 en el sur y 24 en el oeste. Cada bloque tiene cinco plantas sobre rasante, más una planta ático retranqueada y una sobre planta técnica. Además posee una planta bajo rasante común a los cuatro bloques, destinada a trasteros y aparcamientos. Los bloques se dividen en doce portales con un total de doce viviendas por portal. Cada uno de ellos dispone de un espacio común (vestíbulo de escaleras y ascensores) al que se accede desde la calle o desde el patio y comunica con la zona de aparcamientos. La distribución de las viviendas se ha planteado de forma que todas las viviendas tienen el mismo esquema interior, a excepción de ático. La disposición de las piezas en la vivienda es función de la orientación del bloque al que pertenecen. En los bloques norte y sur, las zonas de más uso en la vivienda (sala de estar-comedor y cocina) están orientadas al Sur, a diferencia de los dormitorios orientados al Norte. Los bloques este y oeste tienen un planteamiento simétrico, de forma que las piezas más usadas se orientan hacia el patio interior, independientemente de su orientación, debido a las condiciones medioambientales más favorables, menor ruido y las vistas a una zona ajardinada.

6.1.2 Descripción de las estrategias pasivas Las viviendas incorporan diferentes técnicas utilizadas frecuentemente en la denominada arquitectura bioclimática. Cabe destacar las estrategias de ventilación natural propuestas; el aprovechamiento solar con la incorporación de sistemas de optimización de captación solar mediante paneles, galerías y miradores acristalados; la utilización de elementos de protección solar fijos o móviles (toldos, persianas, celosías… etc.) y la mejora del comportamiento térmico de las fachadas. La correcta

142

Capítulo 6. Sunrise

utilización de estos sistemas conlleva una disminución del consumo energético en torno a un 50% con respecto al registrado en las viviendas convencionales. En el diseño arquitectónico de estas viviendas se ha considerado la distribución de las mismas; la tipología de manzana y la orientación además de los aspectos climáticos. Los bloques de viviendas se han dispuesto en manzana abierta distribuidos formando un patio central que permite que todas ellas sean pasantes, es decir que en todas las viviendas las ventanas tienen dos orientaciones diferentes potenciándose la ventilación cruzada. Esta optimización de la distribución dentro de la vivienda incrementa por tanto la renovación del aire, aprovechando la dirección de los vientos predominantes, y permite extraer parte del calor acumulado en la vivienda, en condiciones de verano. El diseño también favorece el aprovechamiento solar mediante la optimización en el uso de galerías y ventanas.

Figura 6.4 Detalle de las celosías metálicas móviles. Vista desde el interior (izqda.) y vista exterior (dcha.).

Además de las estrategias pasivas de ventilación natural mencionadas en el párrafo anterior, las viviendas están dotadas de una instalación de chimeneas solares que permite la salida del aire caliente del interior de la vivienda. Para ello, el sistema dispone de una serie de conductos verticales de ventilación, independientes para cada vivienda, que conectan el interior de las mismas con el ambiente exterior a través de las rejillas de salida colocadas tanto en la chimenea como en la vivienda. La apertura de la rejilla se hace manualmente en base a una temperatura de consigna elegida por el usuario. Para permitir la circulación de aire en la vivienda, incluso en las estancias con las puertas cerradas, se colocan rejillas de ventilación que atraviesan los tabiques pero que impiden la transmisión del sonido y el paso de la luz de forma que se

143

Capítulo 6. Sunrise

garantiza el confort del usuario. Específicamente, en el caso de las viviendas ubicadas en la azotea, se incorpora además un sistema evaporativo que aumenta el contenido de agua en el aire que entra desde el exterior hacia las habitaciones, mejorándose las condiciones de confort en el verano.

Figura 6.5 Detalle de las chimeneas solares. Esquema y vista del interior (izqda.); vista exterior (dcha.).

En cuanto a las estrategias utilizadas en las fachadas del edificio, cabe resaltar el tratamiento diferenciado de las mismas con un diseño diferente en función de la orientación. Así, en el oeste la fachada dispone de persianas proyectantes que se caracterizan por mejorar la protección frente a la radiación solar permitiendo hasta un 40% de transparencia. Por el contrario, en la parte exterior de las fachadas en las terrazas con orientación sur de los bloques norte y sur y en el patio en los bloques este y oeste, se colocan unas celosías metálicas fijas y móviles que conforman una segunda piel del edificio. La ubicación en estas orientaciones está justificada en base a la mayor ganancia de calor debido a la radiación solar incidente. El sistema absorbe dicha radiación sin transmitirla hacia el interior disminuyendo la transferencia de calor, lo que en condiciones de verano supone una ventaja al reducir las cargas de refrigeración necesarias para alcanzar condiciones óptimas de confort. Por el contrario, en condiciones de invierno el sistema sirve de protección frente a la acción del viento evitando mayores pérdidas de calor hacia el exterior.

144

Capítulo 6. Sunrise

Figura 6.6 Detalle de las persianas proyectantes (izqda.); Detalle de la rejilla de ventilación (dcha.).

El aislamiento térmico de las viviendas se mejora aplicando las modificaciones que se detallan a continuación. El aislante térmico se coloca en la parte exterior del cerramiento tanto en la fachada como en la cubierta, mejorando así el rendimiento. Se utilizan fábrica de ladrillo con gran inercia térmica y mortero con cambio de fase para aumentar la inercia térmica, de forma que el interior de la vivienda esté menos afectado por las variaciones climatológicas del ambiente exterior. Se utilizan vidrios bajo emisivos y carpinterías de aluminio de segunda colada con rotura de puente térmico oscilobatientes y de aireadores de ventilación natural en las ventanas. Además, en los áticos existen unos pequeños huertos que aíslan térmicamente los techos reduciendo las pérdidas de calor en invierno y el calentamiento en verano.

6.1.3 Descripción de los sistemas El sistema de gestión de la energía del edificio es un sistema centralizado. Un sistema de captadores solares térmicos, instalados en la azotea, aporta su energía a la instalación centralizada de A.C.S. (cubriendo al menos el 75% de la producción) y apoya el sistema de calefacción de radiadores de baja temperatura (aproximadamente un 20%) a partir de la energía excedente del A.C.S. El sistema de calefacción se caracteriza por disponer de una mayor superficie de radiación a menor temperatura (entre 40 y 50 ºC) y se regula mediante válvulas termostáticas. La energía restante se suministra mediante calderas de combustión de gas natural de bajo consumo y con tecnología de condensación. Éstas se regulan mediante centralita electrónica programable y tele-gestionada vía modem. Si bien la instalación es centralizada, dispone de contadores individuales de consumo en cada vivienda, tanto de A.C.S. como de calefacción, que resultan

145

Capítulo 6. Sunrise

imprescindibles en la evaluación energética. El rendimiento estacional anual del sistema, definido como la relación entre la energía aportada al edificio y el consumo (gas natural) es de 140% sobre el poder calorífico inferior del gas natural, según especificaciones de diseño. Por último, en relación a la reducción del consumo en iluminación, es preciso indicar que en la distribución de las viviendas se ha considerado la ubicación de las zonas de más uso, teniendo en cuenta la iluminación natural que reciben. Se establece como requisito mínimo dos horas de sol el día 22 de diciembre. En las zonas comunes se utilizan luminarias de bajo consumo además de sistemas de detección de presencia.

6.1.3.1 Sistemas de reducción del consumo de agua. Las viviendas están dotadas con inodoros autolimpiables y con cisternas de parada de agua que mediante un grifo flotador regulan el llenado del tanque. Para garantizar la estanqueidad de la vivienda se utilizan compuertas shunt con apertura manual. Además, la grifería utilizada en las viviendas dispone de un sistema limitador de caudal que, aplicados en los aireadores de los grifos, reduce el flujo de agua, independientemente de la presión del agua, lo que permite reducir el consumo. Además ahorra energía, puesto que el volumen de agua a calentar es menor. Por otra parte, se instala un sistema de reciclaje de aguas grises para aprovechamiento para riego de la cubierta vegetal mencionada previamente. Finalmente, destacar la instalación de vidrios autolimpiables en todas las ventanas como otra vía utilizada para la reducción del consumo. En la siguiente tabla se tiene un estudio de las características del edificio del proyecto:

146

Capítulo 6. Sunrise

COMPONENTES

SUNRISE

CERRAMIENTO

Gran inercia térmica con aislamiento exterior; mortero con cambio de fase

CARPINTERÍA

Vidrio bajo emisivo; Carpintería con rotura de puente térmico oscilobatiente

SOLEAMIENTO Espacios solares (galerías)

X

Parasoles fijos o móviles

X

VENTILACIÓN Cruzada

X

Mecánica

X

Chimeneas solares

X

Patio como ventilador activo

X

INSTALACIONES Centralización calderas

X

ACS solar

X

Captadores solares térmicos

X

ILUMINACIÓN

Bajo consumo en zonas comunes

AGUA

Griferías bajo consumo Cisternas con 2 tipos de descargas

Tabla 6.1. Características del edificio del proyecto Sunrise.

147

Capítulo 6. Sunrise

6.1.4 Calificación del edificio con CE3X CERTIFICADO DE EFICICIENCIA ENERGETICA DE LOS EDIFICIOS EXISTENTES

Zona climática

Bloque de viviendas

Tipo de edificio

D3

CALIFICACIÓN ENERGÉTICA DEL EDIFICIO 2

Indicador Global (KgCO2/m año)

Indicadores Parciales Calefacción ACS Refrigeración

2

[B] 4.50 KgCO2/m año 2 [A] 0.85 KgCO2/m año 2 [D] 3.38 KgCO2/m año

CALIFICACIÓN PARCIAL DE LA DEMANDA ENERGÉTICA 2

Demanda de Calefacción (KWh/m año)

2

Demanda de Refrigeración (KWh/m año)

CALIFICACIÓN PARCIAL DEL CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA 2

Consumo de Energía Primaria (KWh/m año) Indicadores Parciales Calefacción ACS Refrigeración

2

[B] 22.30 KWh/m año 2 [A] 4.21 KWh/m año 2 [D] 13.58 KWh/m año

Tabla 6.2. Certificado de Eficiencia Energética del bloque de edificios monitorizado.

148

Capítulo 6. Sunrise

6.2 DISEÑO DE LA MONITORIZACIÓN 6.2.1 Identificación de las viviendas monitorizadas En la primera fase del diseño de la monitorización, se seleccionan las viviendas a monitorizar considerando su representatividad en el comportamiento térmico del edificio. Se han tenido en cuenta los siguientes criterios: representatividad en los cuatro bloques existentes en la parcela, presentar diferentes orientaciones a la incidencia solar, presentar distinta incidencia a la dirección del viento y protecciones, y representar los diferentes modos de uso con ocupación media y alta. Se han seleccionado un total de 8 viviendas de las 139 construidas, cuyo detalle se presenta en la Tabla 6.3. A continuación, en la Figura 6.7 se localizan en el plano del edificio las ocho viviendas monitorizadas. Tipo de Vivienda

Piso

Planta

3ª

Ático

Nº Viviendas

Orientación

2

Norte

2

Sur

2

Oeste

1

Norte

1

Sur

4ª

Tabla 6.3. Número y localización de las viviendas monitorizadas.

Planta 3ª

Planta 4ª

Figura 6.7 Localización de las viviendas monitorizadas.

149

Capítulo 6. Sunrise

6.2.2 Descripción de los sensores El sistema elegido es conforme a los requerimientos de la monitorización, garantizando la correcta adquisición de datos, con una incertidumbre en la medida inferior al 3%. A continuación se detallan los sensores utilizados para la monitorización en el interior de las viviendas, y la medida de las variables meteorológicas.

6.2.2.1 Monitorización de las viviendas Se registra la temperatura y la humedad relativa del aire en el interior de las viviendas. La temperatura del aire se mide a una altura de 1.5m, utilizando termorresistencias de platino PT100 con un rango de medida de 0C a 100C. La humedad relativa del aire interior (rango de medida de 0% a 100%) se mide también a una altura de 1.5m. Se utilizan sensores capacitivos dotados de convertidores que proporcionan una señal de voltaje (rango de medida de 0% a 100%). En la imagen izquierda de la Figura 6.8 se muestra el sensor de medida de la temperatura del aire interior de los dormitorios, un sensor PT100 al que se aplica una conversión de salida de 4 a 20 mA. El sensor se embute en el muro y se protege con una carcasa que permite la ventilación del mismo a través de los orificios. En la imagen derecha de la Figura 6.8 se muestra el sensor combinado de medida de la temperatura y la humedad relativa del aire interior, instalado en los salones. El sensor combinado integrado en el interior de una carcasa, se fija en la parte exterior del muro. La carcasa permite la ventilación del mismo a través de orificios.

Figura 6.8 Imagen de los sensores instalados: sensor de temperatura instalado en los dormitorios (izqda.) y sensor combinado de temperatura y humedad instalado en los salones (dcha.)

150

Capítulo 6. Sunrise

Además, se utilizan vatímetros para registrar la potencia consumida en calefacción y/o refrigeración en cada vivienda. El rango de los equipos instalados es de 0W a 5000W, ajustándose el rango de medida de los sensores a un valor algo superior al consumo estimado. También se dispone de información del consumo de agua en cada vivienda.

6.2.2.2 Monitorización del ambiente exterior Además de las variables registradas en la vivienda, se instala una estación meteorológica en la cubierta del edificio en el bloque norte (calle Valderrebollo 12) tal y como se muestra en la imagen izquierda de la Figura 6.9. Esta estación registra medidas de la temperatura y de la humedad relativa del aire, la dirección y la velocidad del viento, y la radiación solar global. En la imagen derecha de la Figura 6.9 se muestra la ubicación de los sensores de la estación meteorológica.

Figura 6.9 Imagen de la localización de la estación meteorológica en el edificio (izqda.) y localización de los sensores en el mástil (dcha.).

Se utiliza un conjunto sensor para la medida de la temperatura y de la humedad relativa del aire exterior, con una carcasa protectora de las de tipo de tejadillo, para aislarlo del efecto de la radiación solar. El sensor de temperatura consiste en una resistencia PT100. El sensor de humedad relativa consiste en un substrato de silicio.

151

Capítulo 6. Sunrise

La velocidad y la dirección de viento se miden mediante un conjunto anemómetro-veleta. El rango de medida del anemómetro es de 0 a 50m/s y el rango de medida de la veleta es de 0 a 360. El dispositivo se ubica en el mástil meteorológico de la azotea a una altura suficiente para que no se vea afectado por los edificios colindantes. La radiación solar global horizontal se mide con un piranómetro. El rango de esta magnitud es 0W/m2 a 1200W/m2. El equipo se ubica en el mástil meteorológico de la azotea con orientación sur y en una posición que evite el sombreamiento por parte del resto de sensores. Todas estas medidas se registran utilizando tres sistemas autónomos y distribuidos de adquisición de datos. Los equipos se localizan en las azoteas de los portales Valderrebollo 12 (Norte), Almonte 10 (Sur), y Almonte 12 (Oeste), permitiendo reducir al mínimo el recorrido del cableado de los sensores en la instalación. Las medidas se muestrean con una frecuencia de un segundo, almacenándose los valores medios cada cinco minutos. Únicamente en el caso de la velocidad y dirección de viento exterior, las medidas se almacenan cada segundo.

6.2.3 Campaña experimental La monitorización de las viviendas se realizó durante el periodo anual de 2008/2009, destacándose los periodos invernal (enero-marzo 2009) y estival (junioagosto 2008). En ese periodo también se registran los datos meteorológicos medidos en la estación instalada. En cada una de las viviendas seleccionadas se registra la temperatura del aire en el dormitorio principal y el salón. En esta última estancia, además se registra el valor de la humedad relativa del aire. El detalle de la monitorización se presenta en la Tabla 6.4.

152

Capítulo 6. Sunrise

Calle

Portal

Piso 3A

Valderrebollo

14

3B Ático B 3A

4 Almonte

3B Ático B 3A

14 3B

Sensores

Ubicación

Temperatura Humedad Temperatura Humedad Temperatura Humedad Temperatura Humedad Temperatura Humedad Temperatura Humedad Temperatura Humedad Temperatura Humedad

Salón y dormitorio Salón Salón y dormitorio Salón Salón y dormitorio Salón Salón y dormitorio Salón Salón y dormitorio Salón Salón y dormitorio Salón Salón y dormitorio Salón Salón y dormitorio Salón

Tabla 6.4. Detalle de las medidas monitorizadas en las diferentes estancias.

6.3 EVALUACIÓN TÉRMICA Caracterizar correctamente el comportamiento energético del edificio permite la optimización del funcionamiento de los sistemas de acondicionamiento climático mediante la mejora en la gestión a través de los sistemas de control. Además esta caracterización permite la verificación del cumplimiento de las especificaciones energéticas del edificio o en su defecto la detección de un mal comportamiento que deberá ser rectificado. En el ámbito más científico, la monitorización se emplea para el desarrollo y/o mejora de algoritmos de simulación de fenómenos térmicos en el edificio, la validación de códigos de simulación a través de la comparación de los resultados teóricos

con

los

datos

experimentales

y la

caracterización

del

comportamiento térmico de las viviendas mediante datos reales obtenidos en condiciones reales de uso del edificio. Una vez completadas las campañas de medidas (al menos un año completo), y tras el pre-procesado de los datos para eliminar valores espurios, comienza la evaluación del comportamiento térmico de las ocho viviendas monitorizadas del proyecto Sunrise en el Nuevo Ensanche de Vallecas. Los resultados muestran el comportamiento obtenido en el interior de algunas viviendas tipo de los bloques estudiados a lo largo de todo el periodo de

153

Capítulo 6. Sunrise

monitorización. La información completa de todas las viviendas monitorizadas se encuentra disponible en los informes finales del proyecto Sunrise.

6.3.1 Temperaturas medias. La evaluación de las temperaturas medias registradas en el interior de las viviendas monitorizadas, permite establecer los límites de operación obtenidos en los diferentes periodos estudiados. Se evalúan los valores medios diarios de la temperatura ambiente (línea continua) e interiores (marcadores) frente al día juliano. Los siguientes apartados muestran los resultados obtenidos en invierno y verano teniendo en cuenta que la nomenclatura empleada en el interior es: 1º la estancia (habitación: hb y, salón: sl), 2º el bloque (norte: BN, sur: BS y oeste: BO) y 3º el piso. En las siguientes gráficas, la forma y el color de cada marcador representa cada una de las viviendas analizadas. Si el marcador está relleno equivale a los dormitorios y si está vacío equivale a los salones.

Periodo estival La evaluación de las temperaturas medias diarias durante el verano de 2008 en las ocho viviendas monitorizadas de los tres bloques, proporciona unos valores que oscilan entre 19.8º y 33.4ºC en el bloque norte, 13º y 30.3ºC en el bloque sur y 20.7º y 30.6ºC en el bloque oeste, alcanzando valores medios estivales muy similares para los tres bloques: norte de 26.2ºC, sur de 26.8ºC y oeste de 26.3ºC. En las siguientes figuras se representan las temperaturas medias diarias obtenidas en los tres bloques a lo largo del mes de agosto de 2008.

154

Capítulo 6. Sunrise

Agosto 2008 Bloque Norte Tª media diaria (ºC)

34 32 30 28 26 24 22 20 213

218

223

228

233

238

243

Dia Juliano Text TslBN_3B

ThbBN_3A ThbBN_AtcB

TslBN_3A TslBN_AtcB

ThbBN_3B

Figura 6.10 Temperaturas medias diarias registradas en las tres viviendas monitorizadas en el bloque norte de Sunrise en agosto de 2008.

La mayor parte de los valores registrados en las viviendas analizadas en el bloque Norte (piso 3ºA, 3ºB y Ático B) durante el mes de agosto, se encuentran dentro del rango de 24º a 30ºC, salvo algunos picos obtenidos en la habitación del ático. Esta estancia, además de tener como condición de contorno superior a la cubierta (recibe grandes índices de radiación solar) está orientado hacia el sur. Estos factores hacen que sus temperaturas interiores sean superiores durante una parte del mes. Sin embargo, a medida que pasan los días sufre un fuerte descenso, probablemente debido a la acción de los sistemas evaporativos ubicados en los áticos de estos bloques. En un principio, todos los salones alcanzan temperaturas superiores debido a su orientación sur frente a la norte de las habitaciones.

155

Capítulo 6. Sunrise

Agosto 2008 Bloque Sur Tª media diaria (ºC)

34 32 30 28 26 24 22 20 213

218

223

228

233

238

243

Dia Juliano Text TslBS_3B

ThbBS_3A ThbBS_AtcB

TslBS_3A TslBS_AtcB

ThbBS_3B

Figura 6.11 Temperaturas medias diarias registradas en las tres viviendas monitorizadas en el bloque sur de Sunrise en agosto de 2008.

En el bloque Sur, la mayor parte de las temperaturas medias diarias registradas en las tres viviendas monitorizadas durante agosto se encuentran entre 25º y 30ºC. Los valores más altos corresponden a los salones, orientados al sur, mientras que los dormitorios registran valores inferiores debido a su orientación norte. Los áticos, a pesar de tener a la cubierta exterior como condición de contorno superior, no alcanzan los registros más elevados. Esto puede ser debido, entre otros factores, a la acción de los sistemas evaporativos que tienen instalados estas viviendas. Del bloque Oeste se han monitorizado dos viviendas (3ºA y 3ºB). La mayor parte de las temperaturas interiores registradas durante el mes de agosto oscilan entre 20.7º y 30.6ºC. Por problemas técnicos producidos en este bloque, los primeros días de este mes no pudieron registrarse datos. Durante el resto del mes, se observa que el 3ºA alcanza valores superiores a los registrados en el 3ºB, superando incluso los 30ºC. Esto puede ser debido al uso incorrecto de los elementos de sombra y la ventilación natural diurna, lo que implica un aumento de los valores interiores de temperatura.

156

Capítulo 6. Sunrise

Agosto 2008 Bloque Oeste Tª media diaria (ºC)

34 32 30 28 26 24 22 20 213

218

223

228

233

238

243

Dia Juliano Text

ThbBO_3A

TslBO_3A

ThbBO_3B

TslBO_3B

Figura 6.12 Temperaturas medias diarias registradas en las tres viviendas monitorizadas en el bloque oeste de Sunrise en agosto de 2008.

Periodo invernal La evaluación térmica diaria se ha realizado sobre las ocho viviendas monitorizadas durante los meses de diciembre de 2008 y enero y febrero de 2009. Durante este periodo de tiempo, las temperaturas medias interiores oscilan entre 13º y 25ºC en el bloque Norte, 16º y 21.5ºC en el bloque Sur y 15.5º y 24ºC en el bloque Oeste. Los valores medios invernales son de 20ºC en el bloque Norte, 19.3ºC en el bloque Sur y 21ºC en el bloque Oeste. Las siguientes figuras muestran la evolución térmica diaria registrada en cada uno de los tres bloques analizados durante el mes de enero de 2009. A excepción del comportamiento del Ático B, la mayor parte de los valores registrados en el 3ºA y 3ºB del bloque Norte durante el mes de enero se encuentran dentro del rango de 17.5º a 24ºC. Por el contrario, en el ático se registran temperaturas muy bajas, incluso por debajo de los 13ºC. Hay que tener en cuenta que estas viviendas son las que más sufren la severidad climática, por lo que necesitan un buen aislamiento en la cubierta. Dado que este ático alcanza valores dentro de la

157

Capítulo 6. Sunrise

banda de confort en algunos periodos del invierno, los registros tan bajos no son consecuencia de un mal aislamiento de la cubierta. Sin embargo, un mal funcionamiento de los sistemas evaporativos durante este periodo explicaría la

Tª media diaria (ºC)

obtención de temperaturas interiores tan bajas.

Enero 2009 Bloque Norte

28 25 22 19 16 13 10 7 4 1 -2 1

4

Text TsalBN_3B

7

10

13

16

19

Dia Juliano

ThbBN_3A ThbBN_AtcB

22

TsalBN_3A TsalBN_AtcB

25

28

31

ThbBN_3B

Figura 6.13 Temperaturas medias diarias registradas en las tres viviendas monitorizadas en el bloque norte de Sunrise en enero de 2009.

La mayor parte de las temperaturas medias diarias obtenidas en el interior de las viviendas 3ºA, 3ºB y Ático B, monitorizadas en el bloque Sur durante el mes de enero de 2009, oscilan entre 17º y 21.5ºC. Durante los primeros días del mes, en el ático se registran algunas temperaturas inferiores a 17ºC. Esto puede ser debido al funcionamiento de los sistemas evaporativos que mediante la inyección de agua en el aire seco, reducen la temperatura interior por debajo de lo deseado en invierno. Este tipo de sistemas no deberían funcionar en esta época del año. Durante el resto del mes, el comportamiento de las tres viviendas analizadas es bastante estable.

158

Tª media diaria (ºC)

Capítulo 6. Sunrise

Enero 2009 Bloque Sur

28 25 22 19 16 13 10 7 4 1 -2 1

4

7

Text TsalBS_3B

10

13

16

19

Dia Juliano

ThbBS_3A ThbBS_AtcB

22

TsalBS_3A TsalBS_AtcB

25

28

31

ThbBS_3B

Figura 6.14 Temperaturas medias diarias registradas en las tres viviendas monitorizadas en el

Tª media diaria (ºC)

bloque sur de Sunrise en enero de 2009.

Enero 2009 Bloque Oeste

28 25 22 19 16 13 10 7 4 1 -2 1 Text

4

7

ThbBO_3A

10

13

16

19

Dia Juliano TsalBO_3A

22

ThbBO_3B

25

28

31

TsalBO_3B

Figura 6.15 Temperaturas medias diarias registradas en las tres viviendas monitorizadas en el bloque oeste de Sunrise en enero de 2009.

159

Capítulo 6. Sunrise

La mayor parte de las temperaturas registradas en el interior de las dos viviendas monitorizadas del bloque Oeste (3ºA y 3ºB) en enero de 2009, oscilan dentro del rango 19º y 23ºC. Se obtienen algunas excepciones en el límite inferior en el 3ºA, probablemente debidas a la propia acción de sus ocupantes.

6.3.2 Día tipo La evaluación de los picos máximos y mínimos de temperatura a lo largo de un día completo se realiza a través de los días tipo. Empleando los registros obtenidos por la estación meteorológica instalada por el CIEMAT en la calle Valderrebollo del Nuevo Ensanche de Vallecas dentro del proyecto Sunrise, se dispone de una campaña completa de medidas a lo largo del año 2008/2009. Estos registros se van a emplear para calcular los días más representativos de verano e invierno. Para ello se aplica el tratamiento estadístico ponderado sobre las variables meteorológicas registradas (definido en el apartado 2.5.3), dando como resultado los dos días tipo anuales del periodo 2008/2009: 

Invierno: 11 de diciembre de 2008. El rango de la temperatura exterior registrado a lo largo de las 24 horas del día tipo de invierno varía entre 3º y 7.7ºC, con un valor medio diario de 4.8ºC. La oscilación térmica obtenida entre el día y la noche tiene un valor medio de 4.8ºC



Verano: 20 de agosto de 2008. El rango de la temperatura ambiente oscila a lo largo de las 24 horas del día entre 17.5º hasta 31.5ºC, con un valor medio diario de 24.7ºC. La oscilación registrada entre el día y la noche es bastante amplia, alcanzando los 14ºC

Los siguiente apartados muestran la temperatura exterior (línea continua negra) frente a los valores de temperatura interior (marcadores discontinuos de colores) a lo largo de las 24 horas del día tipo. Cada piso está definido por una forma y color de un marcador, relleno cuando representa a una habitación (hb) y vacío cuando representa a un salón (sl). Para este estudio, de los tres bloques analizados se ha seleccionado la vivienda del 3ºA.

160

Capítulo 6. Sunrise

Periodo estival Las temperaturas horarias obtenidas a lo largo del 20 de agosto varían entre 23º y 29.2ºC para el bloque Norte, 24.5º y 28.5ºC para el bloque Sur y 25.2º y 28.2ºC para el bloque Oeste. Tal y como era de esperar, los máximos se producen durante la tarde mientras que los mínimos se producen a primeras horas de la mañana. Los valores medios de este día tipo son de 26.8ºC para los bloques Norte y Sur y 27.3ºC para el bloque Oeste. Las oscilaciones alcanzadas entre los valores máximos del día y los mínimos de la noche son bastante estables, con medias de 2.3ºC para el bloque Norte, 2.1ºC para el bloque Sur y 1.1ºC para el bloque Oeste. La siguiente figura muestra los valores registrados en las dos estancias monitorizadas del 3ºA de los tres bloques durante este día tipo.

Día Tipo Verano SUNRISE

33

Tª horaria (ºC)

31 29 27 25 23 21 19 17 1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

Hora Text TsalBS_3A

ThbBN_3A ThbBO_3A

TsalBN_3A TsalBO_3A

ThbBS_3A

Figura 6.16 Temperaturas horarias registradas en las viviendas del 3ºA (de los tres bloques monitorizados en el proyecto Sunrise) durante el 20 de agosto de 2008.

Durante las primeras horas y hasta el mediodía, los registros del bloque Sur y Norte sufren un descenso en la temperatura, probablemente debido a una correcta ventilación matinal. Este efecto tiene lugar por las renovaciones de aire más fresco

161

Capítulo 6. Sunrise

producidas por el aprovechamiento de las suaves temperaturas exteriores, las cuales dan lugar a una ventilación que refrigera el interior de la vivienda. La vivienda del bloque Oeste se mantiene estable durante todas las horas del día, dando registros más elevados en el salón (orientado al este) que en el dormitorio (orientado al oeste).

Periodo invernal A lo largo del 11 de diciembre de 2008 se obtienen temperaturas medias entre 21.3ºC en el bloque Norte, 19ºC en el bloque Sur y 22.5ºC en el bloque Oeste. Las oscilaciones térmicas producidas a lo largo de este día varían de 18º a 24ºC para el bloque Norte, 17.2º a 21.8ºC para el bloque Sur y 19.2º a 25.2ºC para el bloque Oeste. Las variaciones entre el día y la noche son bastante estables en los bloques Norte y Sur (1.3ºC) y más amplia en el bloque Oeste (4.6ºC). La siguiente gráfica muestra el comportamiento térmico (a lo largo de este día) en el interior de todos los pisos del 3ºA monitorizados en los tres bloques de Sunrise.

Día Tipo Invierno SUNRISE 25

Tª horaria (ºC)

22 19 16 13 10 7 4 1 1

3

Text TsalBS_3A

5

7

9

ThbBN_3A ThbBO_3A

11

13

Hora

15

17

19

TsalBN_3A TsalBO_3A

21

23

ThbBS_3A

Figura 6.17 Temperaturas horarias registradas en las viviendas del 3ºA de los tres bloques monitorizados en el proyecto Sunrise durante el 11 de diciembre de 2008.

162

Capítulo 6. Sunrise

En esta figura se observa que las viviendas de los bloques Norte y Sur registran temperaturas bastante estables a lo largo del día, con oscilaciones entre 18º y 20ºC. Los valores más altos se registran en los salones, cuya orientación es sur y recibe más radiación solar directa. Por el contrario el 3ºA del bloque Oeste varía entre 20º y 25ºC, con registros más altos en el salón (orientación este). En esta vivienda los mínimos se producen a primeras horas del día, cuando la ventilación natural es más efectiva, subiendo sus valores en las horas de máxima radiación solar. Los valores máximos tienen lugar por la noche cuando la ocupación y las ganancias internas se maximizan.

6.3.3 Oscilación térmica Se realizan balances térmicos entre el interior y el exterior de las viviendas frente a las 24 horas del día, con el objetivo de evaluar cuándo se producen sobrecalentamientos e infra calentamientos (metodología descrita en la sección 2.5.1 de esta publicación). Este procedimiento muestra la evolución de la onda térmica producida en las viviendas monitorizadas. Dado que las gráficas de la inercia térmica obtenidas en todas las viviendas evaluadas muestran un patrón de comportamiento similar, aunque varíen los rangos de las diferencias térmicas obtenidas, se selecciona una vivienda de los tres bloques monitorizados (Norte, Sur y Oeste). La vivienda seleccionada es el 3ºA. El resto de las gráficas están disponibles en los informes finales del proyecto Sunrise.

Periodo estival Las siguientes gráficas muestran la inercia térmica en las dos estancias monitorizadas de los tres bloques de Sunrise. Hay que tener en cuenta que todas ellas han estado habitadas, y sometidas por tanto a los hábitos de cada usuario. Bloque Norte Ambas estancias registran un comportamiento bastante similar, alcanzando gradientes térmicos similares aunque ligeramente más grandes en el salón.

163

Capítulo 6. Sunrise

Bloque Norte Vivienda 3ºA Habitación. Periodo Verano 2008

20 15

∆T (ºC)

10 5 0 -5 -10 -15 -20 0

5

10

Horas

15

20

25

Figura 6.18 Oscilación térmica registrada en el dormitorio del 3ºA del bloque Norte durante el verano de 2008.

Bloque Norte Vivienda 3ºA Salón. Periodo Verano 2008

20 15

∆T (ºC)

10 5 0 -5 -10 -15 -20 0

5

10

Horas

15

20

25

Figura 6.19 Oscilación térmica registrada en el salón del 3ºA del bloque Norte durante el verano de 2008.

164

Capítulo 6. Sunrise

Bloque Sur En esta vivienda, el gradiente térmico es mucho más amplio en el dormitorio que en el salón.

Bloque Sur Vivienda 3ºA Habitación. Periodo Verano 2008

20 15

∆T (ºC)

10 5 0 -5 -10 -15 -20 0

5

10

Horas

15

20

25

Figura 6.20 Oscilación térmica registrada en el dormitorio del 3ºA del bloque Sur durante el verano de 2008.

Bloque Sur Vivienda 3ºA Salón. Periodo Verano 2008

20 15

∆T (ºC)

10 5 0 -5 -10 -15 -20 0

5

10

Horas

15

20

25

Figura 6.21 Oscilación térmica registrada en el salón del 3ºA del bloque Sur durante el verano de 2008.

165

Capítulo 6. Sunrise

Esta diferencia es debida a que durante el mes de junio la habitación registra temperaturas muy bajas, entre los 13º y los 20ºC. Los valores entre ambas estancias se equiparan a finales de junio, obteniendo gradientes térmicos muy parecidos a partir de esa fecha.

Bloque Oeste En esta vivienda las dos estancias registran oscilaciones térmicas muy similares a lo largo de todo el verano. Si bien la amplitud producida por la mañana es ligeramente mayor en el salón, la amplitud alcanzada por la tarde es ligeramente mayor en el dormitorio (orientado al norte y con registros ligeramente inferiores).

Bloque Oeste Vivienda 3ºA Habitación. Periodo Verano 2008

20 15

∆T (ºC)

10 5 0 -5 -10 -15 -20 0

5

10

Horas

15

20

25

Figura 6.22 Oscilación térmica registrada en el dormitorio del 3ºA del bloque Oeste durante el verano de 2008.

166

Capítulo 6. Sunrise

Bloque Oeste Vivienda 3ºA Salón. Periodo Verano 2008

20 15

∆T (ºC)

10 5 0 -5 -10 -15 -20 0

5

10

Horas

15

20

25

Figura 6.23 Oscilación térmica registrada en el salón del 3ºA del bloque Oeste durante el verano de 2008.

Estas gráficas muestran la inercia alcanzada en cada una de las estancias monitorizadas en los tres bloques de Sunrise, a través de la onda térmica resultante del salto térmico entre el interior y el exterior. En ellas se puede destacar la presencia de dos picos. Sobrecalentamiento a primeras y últimas horas del día. El interior de la vivienda permanece más caliente que el exterior, consecuencia de la inercia térmica de sus cerramientos y al elevado valor de las cargas internas, ya que a estas horas las viviendas están ocupadas y muchos de los aparatos eléctricos de las mismas encendidos. Esto permite ceder el calor almacenado durante todo el día en las horas de menor severidad térmica exterior (por la noche y a primeras horas de la mañana). Infra calentamiento en las horas de máxima radiación (a partir del mediodía). Este efecto, el más buscado durante el verano, permite acercarse a las viviendas monitorizadas a la zona de confort a pesar del aumento de la temperatura exterior. Una buena ventilación en las horas de menor temperatura permite no sólo mejorar las condiciones de confort térmico, sino también la calidad del aire interior.

167

Capítulo 6. Sunrise

Periodo invernal Las siguientes gráficas muestran la inercia térmica de las dos estancias monitorizadas en el 3ºA (de los tres bloques de Sunrise). Hay que tener en cuenta que todas ellas han estado habitadas y sometidas a los hábitos de cada usuario. Bloque Norte Ambas estancias registran un comportamiento bastante similar, aunque la habitación registra un gradiente térmico mayor durante las horas de máxima radiación y ligeramente menor a primeras horas del día.

Bloque Norte Vivienda 3ºA Habitación. Periodo Invierno 2008

35 30

∆T (ºC)

25 20 15 10 5 0 -5 0

5

10

Horas

15

20

25

Figura 6.24 Oscilación térmica registrada en el dormitorio del 3ºA del bloque Norte durante el invierno 2008/2009.

168

Capítulo 6. Sunrise

Bloque Norte Vivienda 3ºA Salón. Periodo Invierno 2008

35 30

∆T (ºC)

25 20 15 10 5 0 -5 0

5

10

Horas

15

20

25

Figura 6.25 Oscilación térmica registrada en el salón del 3ºA del bloque Norte durante el invierno 2008/2009.

Bloque Sur En esta vivienda el gradiente térmico alcanzado en ambas estancias es similar, aunque la amplitud obtenida por la tarde es mayor en el dormitorio que está orientado al norte y registra valores de temperatura más bajos. Por el contrario el salón alcanza una mayor amplitud térmica durante las primeras horas del día.

169

Capítulo 6. Sunrise

Bloque Sur Vivienda 3ºA Habitación. Periodo Invierno 2008

35 30

∆T (ºC)

25 20 15 10 5 0 -5 0

5

10

Horas

15

20

25

Figura 6.26 Oscilación térmica registrada en el dormitorio del 3ºA del bloque Sur durante el invierno 2008/2009.

Bloque Sur Vivienda 3ºA Salón. Periodo Invierno 2008

35 30

∆T (ºC)

25 20 15 10 5 0 -5 0

5

10

Horas

15

20

25

Figura 6.27 Oscilación térmica registrada en el salón del 3ºA del bloque Sur durante el invierno 2008/2009.

170

Capítulo 6. Sunrise

Bloque Oeste Al igual que ocurre en el 3ºA de los bloques Norte y Sur, la amplitud térmica alcanzada entre el exterior y el interior es ligeramente mayor en el dormitorio durante la tarde. Este efecto es debido a la mayor radiación solar incidente en esa estancia que está orientada al oeste. Sin embargo, esta amplitud es mayor en el salón a primeras horas del día dado que tiene una orientación este.

Bloque Oeste Vivienda 3ºA Habitación. Periodo Invierno 2008

35 30

∆T (ºC)

25 20 15 10 5 0 -5 0

5

10

Horas

15

20

25

Figura 6.28 Oscilación térmica registrada en el dormitorio del 3ºA del bloque Oeste durante el invierno 2008/2009.

171

Capítulo 6. Sunrise

Bloque Oeste Vivienda 3ºA Salón. Periodo Invierno 2008

35 30

∆T (ºC)

25 20 15 10 5 0 -5 0

5

10

Horas

15

20

25

Figura 6.29 Oscilación térmica registrada en el salón del 3ºA del bloque Oeste durante el invierno 2008/2009.

Estas gráficas muestran la inercia térmica alcanzada en cada una de las estancias monitorizadas en los tres bloques de Sunrise. Se analiza la onda térmica resultante del salto térmico entre el interior y el exterior. Se destaca la presencia de dos picos. Un sobrecalentamiento a primeras y últimas horas del día. El interior de la vivienda permanece más caliente que el exterior, consecuencia de la inercia térmica de sus cerramientos y al elevado valor de las cargas internas, ya que a estas horas las viviendas están ocupadas y muchos de los aparatos eléctricos de las mismas encendidos. Esto permite ceder el calor almacenado durante todo el día en las horas de más frío, gracias a lo cual se necesitarán menos horas de calefacción convencional. En las horas de máxima radiación (a partir del mediodía), el salto térmico entre el interior y el exterior es mucho más pequeño, consecuencia del aumento de la temperatura exterior, permaneciendo constante la temperatura interior.

6.3.4 Grados de Calefacción o enfriamiento efectivo Empleando la metodología definida en el apartado 2.5.2 para evaluar la dinámica de los balances térmicos producidos entre el interior y el exterior de las

172

Capítulo 6. Sunrise

viviendas monitorizadas, se grafica la diferencia de temperaturas frente a los valores ambientales. Para cuantificar la proximidad de los registros producidos frente a los valores de confort, se introducen las bandas definidas para verano e invierno. Dado que todas las estancias monitorizadas muestran patrones

de

comportamiento similares, se grafican el salón y la habitación del 3ºA de los tres bloques monitorizados. El resto de las viviendas alcanzan patrones similares pero con rangos de temperatura diferentes. La información se encuentra disponible en los informes finales del proyecto Sunrise.

Periodo estival Las siguientes gráficas muestran los grados de calentamiento y refrigeración efectiva producida en el interior de las viviendas monitorizadas en los tres bloques de Sunrise, durante el periodo estival.

Bloque Norte Dado que el dormitorio tiene orientación norte y el salón orientación sur, el comportamiento general de esta segunda estancia es más caliente que el de la primera. Este hecho es debido a la mayor radiación solar incidente en el salón frente al dormitorio. Además, esta estancia también tiene mayores ganancias internas debido a su mayor ocupación. Analizando los valores que están dentro de la banda de confort térmico de verano se observan comportamientos poco confortables en ambas estancias, con porcentajes que varían entre 10% y 7.3% para la habitación y el salón respectivamente. Ampliando el límite superior de la banda hasta 29ºC, estos porcentajes aumentan enormemente hasta alcanzar valores de 62.5% y 43%. Por otro lado, el porcentaje de valores que se encuentran por debajo del límite inferior de la banda de confort (24ºC) es superior en el dormitorio (21.4%) frente al salón (17.4%).

173

∆T (ºC)

Capítulo 6. Sunrise

16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10

Bloque Norte Vivienda 3ºA Habitación. Periodo Verano 2008 Banda Confort Interior

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Temperatura ambiente (ºC) Figura 6.30 Grados de calentamiento y refrigeración efectiva registrados en el dormitorio del

∆T (ºC)

3ºA del bloque Norte durante el verano de 2008.

16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10

Bloque Norte Vivienda 3ºA Salón. Periodo Verano 2008 Banda Confort Interior

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Temperatura ambiente (ºC) Figura 6.31 Grados de calentamiento y refrigeración efectiva registrados en el salón del 3ºA del bloque Norte durante el verano de 2008.

174

Capítulo 6. Sunrise

Bloque Sur Lo primero a tener en cuenta en este análisis, es el comportamiento anómalo de los primeros días del mes de junio registrados en la habitación de la vivienda (entre 13º y 20ºC). Para poder evaluar los grados días de calefacción o refrigeración efectiva de esta estancia, se han eliminado estos registros anómalos. En esta vivienda el dormitorio tiene orientación norte frente a la sur del salón, por lo que está última estancia recibe mayores índices de radiación solar durante el verano. Este hecho combinado con el mayor número de ganancias internas en el salón frente al dormitorio (más equipos, iluminación y ocupación), hace que su comportamiento sea más caliente que el dormitorio. Cuantificando el número de registros que están dentro de la banda de confort térmico de verano (24º-26ºC), se observan comportamientos poco confortables en ambas estancias, con porcentajes que varían entre 20.6% y 13% para la habitación y el salón respectivamente. Ampliando el límite superior de la banda hasta 29ºC, estos porcentajes aumentan enormemente hasta alcanzar comportamientos pseudo-

∆T (ºC)

confortables con valores de 89 y 70%.

16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10

Bloque Sur Vivienda 3ºA Habitación. Periodo Verano 2008 Banda Confort Interior

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Temperatura ambiente (ºC) Figura 6.32 Grados de calentamiento y refrigeración efectiva registrados en el dormitorio del 3ºA del bloque Sur durante el verano de 2008.

175

∆T (ºC)

Capítulo 6. Sunrise

Bloque Sur Vivienda 3ºA Salón. Periodo Verano 2008

16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10

Banda Confort Interior

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Temperatura ambiente (ºC) Figura 6.33 Grados de calentamiento y refrigeración efectiva registrados en el salón del 3ºA del bloque Sur durante el verano de 2008.

Bloque Oeste Lo primero que destaca en estos dos gráficos es la poca cantidad de registros empleados para crear estas gráficas. Esto es debido a problemas técnicos eléctricos producidos entre julio y agosto en este bloque. En este bloque, la orientación del dormitorio es oeste mientras que la del salón es este, por lo que la primera estancia recibe la radiación solar por la mañana y la última por la tarde. Analizando el número de registros de ambas estancias que están dentro de la banda de confort térmico estival, se observan comportamientos similares poco confortables, con porcentajes que varían entre 7.6 y 9.3% para la habitación y el salón respectivamente. Ampliando el límite superior de la banda hasta 29ºC, estos porcentajes aumentan enormemente hasta alcanzar valores de 75.2 y 58.3%. El hecho de tener una orientación oeste y mayores ganancias internas debidas al propio uso de la estancia, hacen del salón una zona más calurosa que el dormitorio durante el verano. A pesar de ello, la ventilación matinal hace que el porcentaje de valores por debajo de 24ºC sea superior en el salón (29.2%) que en el dormitorio (13%).

176

∆T (ºC)

Capítulo 6. Sunrise

16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10

Bloque Oeste Vivienda 3ºA Habitación. Periodo Verano 2008 Banda Confort Interior

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Temperatura ambiente (ºC) Figura 6.34 Grados de calentamiento y refrigeración efectiva registrados en el dormitorio del

∆T (ºC)

3ºA del bloque Oeste durante el verano de 2008.

16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10

Bloque Oeste Vivienda 3ºA Salón. Periodo Verano 2008 Banda Confort Interior

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Temperatura ambiente (ºC) Figura 6.35 Grados de calentamiento y refrigeración efectiva registrados en el salón del 3ºA del bloque Oeste durante el verano de 2008.

177

Capítulo 6. Sunrise

Las estrategias de ventilación natural durante el verano combinadas con los elementos de sombra, son muy apropiadas para alcanzar y mantener unas condiciones térmicas óptimas en el interior así como mejorar la calidad de aire.

Periodo invernal Las siguientes gráficas muestran los grados de calentamiento y refrigeración efectiva producida en el interior de las viviendas monitorizadas en los tres bloques de Sunrise, durante los meses de diciembre de 2008 y enero y febrero de 2009. Bloque Norte Analizando el comportamiento de ambas estancias dentro de la banda de confort de invierno (20º-22ºC), se observan porcentajes más elevados en el dormitorio (41.3%) frente al salón (28.3%). Ampliando el límite inferior de esta franja hasta 18ºC, estos porcentajes aumentan considerablemente hasta alcanzar valores de 69.8 y 54% en la habitación y el salón respectivamente. Estos datos indican un comportamiento más confortable en el dormitorio, ya que el salón presenta un comportamiento más caliente consecuencia de las ganancias que tiene. Dado que la habitación tiene orientación norte y el salón orientación sur, el porcentaje de valores por debajo de 18ºC es mucho mayor en el dormitorio mientras que el porcentaje de valores por encima de 22ºC es muy superior en el salón.

178

Capítulo 6. Sunrise

Bloque Norte Vivienda 3ºA Habitación. Periodo Invierno 2008

28 25

∆T (ºC)

22

Banda Confort Interior

19 16 13 10 7 4 1 -2 -6

-4

-2

0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20 22 24

Temperatura ambiente (ºC) Figura 6.36 Grados de calentamiento y refrigeración efectiva registrados en el dormitorio del 3ºA del bloque Norte durante el invierno.

Bloque Norte Vivienda 3ºA Salon. Periodo Invierno 2008

28 25

∆T (ºC)

22

Banda Confort Interior

19 16 13 10 7 4 1 -2 -6

-4

-2

0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20 22 24

Temperatura ambiente (ºC) Figura 6.37 Grados de calentamiento y refrigeración efectiva registrados en el salón del 3ºA del bloque Norte durante el invierno.

179

Capítulo 6. Sunrise

Bloque Sur En esta vivienda las orientaciones y las ganancias internas de cada estancia definen el comportamiento de las mismas. El dormitorio tiene orientación norte y pocas ganancias internas, por lo que el porcentaje de valores dentro de la banda de confort de 20º-22ºC es del 12%. Sin embargo el salón tiene orientación sur (mayor radiación solar incidente) y mayor número de ganancias internas, con un porcentaje dentro de la banda de confort invernal del 41%. Ampliando el límite inferior de la banda de confort hasta 18ºC, los porcentajes de registros en pseudo-confort aumentan hasta alcanzar valores de 72.4% y 97.1% para la habitación y el salón respectivamente. Este hecho indica que aumentar las ganancias incidentes o minimizar las pérdidas de calor hacia el exterior, permite alcanzar la banda de confort térmico invernal. El porcentaje de valores por encima de 22ºC es inferior al 2% en ambas estancias.

Bloque Sur Vivienda 3ºA Habitación. Periodo Invierno 2008

28 25

∆T (ºC)

22

Banda Confort Interior

19 16 13 10 7 4 1 -2 -6

-4

-2

0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20 22 24

Temperatura ambiente (ºC) Figura 6.38 Grados de calentamiento y refrigeración efectiva registrados en el dormitorio del 3ºA del bloque Sur durante el invierno.

180

Capítulo 6. Sunrise

Bloque Sur Vivienda 3ºA Salón. Periodo Invierno 2008

28 25

∆T (ºC)

22

Banda Confort Interior

19 16 13 10 7 4 1 -2 -6

-4

-2

0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20 22 24

Temperatura ambiente (ºC) Figura 6.39 Grados de calentamiento y refrigeración efectiva registrados en el salón del 3ºA del bloque Sur durante el invierno.

Bloque Oeste En esta vivienda la orientación del dormitorio es oeste mientras que la del salón es este, lo que da lugar a comportamientos térmicos confortables similares durante el periodo invernal. Analizando el porcentaje de registros dentro de la banda de confort térmico se alcanzan valores que oscilan entre 34.2% y 30.5% para la habitación y el salón respectivamente. Estos porcentajes aumentan cuando se amplía el límite inferior de esta franja hasta 18ºC, obteniendo valores entre 55.3% y 41.7%. Sin embargo, la mayor diferencia radica en los valores que están por encima del límite superior de 22ºC, ya que en el dormitorio obtiene un porcentaje de 31.3% frente al 52.5% del salón. Este hecho indica que la radiación solar de la tarde y sobre todo, el mayor valor de las ganancias internas como consecuencia de su uso, hacen del salón una estancia más calurosa.

181

Capítulo 6. Sunrise

Bloque Oeste Vivienda 3ºA Habitación. Periodo Invierno 2008

28 25

∆T (ºC)

22

Banda Confort Interior

19 16 13 10 7 4 1 -2 -6

-4

-2

0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20 22 24

Temperatura ambiente (ºC) Figura 6.40 Grados de calentamiento y refrigeración efectiva registrados en el dormitorio del 3ºA del bloque Oeste durante el invierno.

Bloque Oeste Vivienda 3ºA Salón. Periodo Invierno 2008

28 25

∆T (ºC)

22

Banda Confort Interior

19 16 13 10 7 4 1 -2 -6

-4

-2

0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20 22 24

Temperatura ambiente (ºC) Figura 6.41 Grados de calentamiento y refrigeración efectiva registrados en el salón del 3ºA del bloque Oeste durante el invierno.

182

Capítulo 6. Sunrise

6.3.5 Consumos No se tiene conocimiento que las viviendas monitorizadas en los tres bloques de Sunrise tengan instalaciones convencionales de refrigeración, por lo que no existe consumo energético invertido para este fin. En la Tabla 6.5 se muestran los consumos registrados durante el periodo de invierno en los tres bloques de viviendas monitorizadas de Sunrise (facilitados por el gestor energético de la EMVS [1] Intasa Energía). Diciembre Enero Febrero Viviendas Calefacción Calefacción Calefacción A.C.S.(litro/día) A.C.S.(litro/día) A.C.S.(litro/día) 2 2 2 (kW/m ) (kW/m ) (kW/m ) Sunrise Norte 3ºA

3.75

25.81

10.13

87.10

9.80

120.69

3ºB

12.68

206.45

14.32

219.35

12.68

237.93

Ático B

14.90

3.23

4.94

9.68

5.47

44.83

3ºA

0.73

83.87

3.95

90.32

1.58

100

3ºB

0.23

96.77

0

93.55

0

103.45

Ático B

7.29

35.48

10.65

38.71

6.57

65.52

3ºA

18.96

58.06

18.42

58.06

13.28

55.17

3ºB

13.06

200

11.36

164.52

7.6

172.41

Sunrise Sur

Sunrise Oeste

Tabla 6.5. Consumos de calefacción y A.C.S. para las viviendas monitorizadas en Sunrise.

Para evaluar el rango de los valores de consumo de calefacción y agua caliente sanitaria (A.C.S.), se comparan los resultados obtenidos con los definidos para una vivienda convencional en Madrid, descritos en el documento E4 [56]. En este documento se habla de un consumo anual de calefacción de 44.1 kW/m2año y 105 litros/día como consumo medio de A.C.S. Analizando los valores de calefacción registrados a lo largo de todo el año, se observa que durante este periodo se consume casi el 70% de la calefacción anual, por lo que el valor medio mensual usado como referencia para el consumo de calefacción de estos 3 meses invernales es 10.3 kW/m2mes. En la Tabla 6.5 se observa que las viviendas del proyecto Sunrise con orientación Norte y Oeste, presentan picos que

183

Capítulo 6. Sunrise

exceden los valores fijados en el documento E4 [56], tanto en consumo de calefacción como de A.C.S. Para poder evaluar estos datos, hay que tener en cuenta las particularidades de cada vivienda así como de las variables meteorológicas experimentadas. En primer lugar, el invierno 2008-2009 ha registrado temperaturas bastante bajas, existiendo bastantes días con nevadas. En segundo lugar, hay que tener en cuenta la acción que los usuarios ejercen sobre sus propias viviendas. A tenor de los resultados de consumos obtenidos, es muy probable que varios usuarios hayan desconectado la calefacción de la vivienda. Se han detectado viviendas en las cuales no se ha encendido la calefacción, por lo que las viviendas acondicionadas adosas a estos pisos han podido actuar como disipadores de calor, cediendo temperatura hacia éstas. Otro comportamiento manifestado es el encendido de la calefacción a última hora del día, por lo que el incremento térmico que se debe vencer es mayor que si se hubiera mantenido la calefacción encendida durante todo el día. Los consumos de A.C.S. de las viviendas analizadas están dentro de los rangos definidos en el documento E4 (105 litros/día, suponiendo una ocupación de cuatro personas por vivienda), salvo los pisos 3ºB de Sunrise Norte y 3ºB de Sunrise Oeste. En ambas viviendas vive un número elevado de personas, aunque no se tiene especificado cuantas son. Considerando los elevados consumos de A.C.S., el número de habitantes es como mínimo de seis personas.

184

Capítulo 6. Sunrise

6.3.6 Conclusiones El proyecto europeo Sunrise avanza en el desarrollo de edificios residenciales que a través de técnicas naturales de acondicionamiento alcanzan condiciones térmicas interiores óptimas, reduciendo el consumo energético y las emisiones de CO2. Se ha construido un edificio compuesto por cuatro bloques separados entre sí en las esquinas. De estos cuatro bloques se han analizado viviendas en tres de ellos, durante el verano y el invierno de 2008/2009. Hay que tener en cuenta que durante el verano de 2008: junio, julio, agosto hasta el 15 de septiembre, se han tenido problemas con el suministro eléctrico, lo que impidió al Sistema de Adquisición de Datos registrar todas las variables implementadas. En esta publicación, se presenta el comportamiento térmico de las viviendas monitorizadas durante el verano y el invierno, analizando su evolución térmica y la desviación que presentan frente a las bandas de confort térmico establecidas. Como principales conclusiones alcanzadas durante las dos campañas de medidas realizadas, destacan las siguientes: 

En los bloques Norte y Sur, los salones orientados al sur alcanzan valores de temperaturas más elevados que los dormitorios orientados al norte. Esto es debido a la combinación de una mayor radiación solar incidente y un mayor número de ganancias internas debidas al uso de los salones (iluminación, equipos,…).



En el bloque Oeste las orientaciones de las dos estancias son este y oeste, por lo que su comportamiento está fuertemente influenciado por la acción de sus ocupantes.



Se han registrado los consumos de calefacción y A.C.S. en las viviendas monitorizadas, pero no se tiene conocimiento de la instalación de ningún equipo convencional de refrigeración en ninguna de ellas.



Para cuantificar el orden de magnitud de los consumos de calefacción y A.C.S., se comparan sus registros con los valores descritos en el documento E4 [56]. En este documento se fija un valor de consumo de

185

Capítulo 6. Sunrise

A.C.S. de 105 litros/día y un consumo anual para calefacción de 44.1 kW/m2 año. 

Durante los meses de invierno se consume el 70% de la calefacción anual, por lo que el valor mensual estimado para este periodo es de 10.3 kW/m2 año.



Los valores de A.C.S. registrados en las viviendas están dentro de los límites, salvo el piso 3ºB de Sunrise Norte y el 3ºB de Sunrise Oeste. En ambas viviendas habita un elevado número de personas, lo que incrementa el valor medio estimado en el documento E4.

De la campaña de monitorización del verano de 2008, se obtienen las siguientes conclusiones: 

En el Bloque Oeste, las viviendas alcanzan valores de temperatura dentro de la banda de confort durante la primera parte del periodo de medidas del verano. Al final del periodo de verano, una incorrecta ventilación natural o un mal uso de los elementos de sombra produce que el 3ºA registre valores de temperatura más elevados que los del 3ºB, superando incluso los 30ºC.



El 20 de agosto (día tipo de verano) se observa que las viviendas que realizan una buena ventilación natural a lo largo de la mañana, reducen los valores interiores de temperatura, lo que implica mayor número de horas dentro de la banda de confort térmico.



La onda térmica estival obtenida mediante el salto térmico entre el interior y el exterior, en las viviendas analizadas, presenta un comportamiento similar marcado por sobrecalentamientos a primeras y últimas horas del día, e infra calentamientos durante las horas de máxima radiación.



Si se analiza el calentamiento o la refrigeración efectiva durante el verano y teniendo en cuenta que se están monitorizando estancias con orientaciones diferentes, se obtienen gráficas con comportamientos bastante similares.

186

Capítulo 6. Sunrise



Los valores registrados por encima de la banda de confort térmico son debidos al incorrecto uso de los elementos de sombra o de la mala ventilación natural, así como el elevado valor de las cargas internas a primeras y últimas horas del día.



Para una vivienda construida bajo criterios bioclimáticos, se espera obtener valores negativos de la diferencia entre la temperatura interior y la exterior, cuando la temperatura exterior supere los 26ºC. Esto ocurre en la mayor parte de los valores registrados en todas las viviendas monitorizadas, y significa que los valores interiores se mantienen en condiciones de confort aunque los exteriores aumenten.

De la campaña de monitorización de invierno de 2008/2009 se obtienen las siguientes conclusiones: 

Los áticos de los bloques Norte y Sur han registrado valores de temperatura por debajo a los establecidos para el confort interior. Hay que tener en cuenta que estas viviendas son muy sensibles a los cambios exteriores, dado que tienen el mayor número de cerramientos en contacto con el exterior (fachadas y cubierta). En estas viviendas la dispersión de su comportamiento térmico se puede explicar por el funcionamiento de los sistemas evaporativos (reducen la temperatura del aire mediante la inyección de agua).



El día 11 de diciembre (día más representativo de invierno) se obtienen temperaturas interiores dentro o próximas a la bandas de confort o de pseudo-confort, con valores que oscilan entre los 18ºC y los 25ºC. Los valores más bajos se han obtenido a primeras horas del día en el dormitorio norte del 3ºA del bloque Sur.



La onda térmica invernal obtenida en las viviendas monitorizadas, salvo los áticos, presenta un comportamiento bastante similar. Durante las primeras y las últimas horas del día se produce un sobrecalentamiento, consecuencia de la inercia térmica de sus cerramientos y el elevado valor de las cargas internas. En las horas de máxima radiación, la amplitud de la onda es mucho más pequeña, debido al aumento de la temperatura exterior frente a los valores más constantes del interior.

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

Las gráficas de la inercia térmica de los áticos nos muestran ondas más planas y anchas. La gran amplitud de la onda es debida a la existencia de múltiples comportamientos térmicos registrados en el interior, probablemente debidos al funcionamiento no deseado de los sistemas evaporativos. El hecho de tener ondas planas también se explica por el uso de dichos elementos, que reducen la temperatura interior por debajo de lo esperado.



Si se analiza el calentamiento o la refrigeración efectiva durante el invierno, y teniendo en cuenta que se están monitorizando estancias con orientaciones diferentes, se obtienen gráficas con comportamientos bastante similares, salvo los áticos, quedando casi siempre o bien dentro o bien ligeramente por encima o por debajo de la banda de confort y pseudo-confort.



A pesar de las particularidades registradas a lo largo de este año: bajas temperaturas invernales y el mal uso de los sistemas por parte de los usuarios (viviendas sin consumo de calefacción que inducen la generación de flujos de calor desde las viviendas colindantes), los consumos registrados de calefacción en algunas viviendas son demasiado elevados.

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7 CONCLUSIONES

El parque de vivienda social es uno de los sectores con más riesgo de pobreza energética, especialmente las construidas antes de 1980. Estas deben convertirse en una prioridad de las estrategias para la promoción y la gestión de viviendas sociales, considerando aspectos de habitabilidad, sostenibilidad y eficiencia energética. La renovación energética es clave en este tipo de actuaciones debido a su potencial de mejora y la necesidad de luchar contra el riesgo de pobreza energética y el inadecuado acondicionamiento térmico. Dentro de las actuaciones de renovación urbana, el primer paso es la caracterización del parque de viviendas sociales. Posteriormente debe realizarse un análisis del comportamiento térmico de los edificios existentes con el objetivo de identificar las medidas más adecuadas, para incrementar el ahorro energético y el confort térmico. Los estudios se basan en los datos registrados en campañas de monitorización, en las que se tienen que considerar las siguientes recomendaciones: diseño óptimo de la monitorización considerando la ocupación del edificio y el funcionamiento de los equipos de acondicionamiento, puesta en marcha de la instalación y verificación de las variables registradas. En la evaluación de las viviendas también se han considerado múltiples aspectos, detallándose los más relevantes a continuación. Se debe disponer de los datos de consumo energéticos (calefacción y ACS), o en su defecto de una vivienda deshabitada que pueda ser evaluada. Además se debe tener conocimiento de la existencia o no de equipos individuales de acondicionamiento. La evaluación de la onda térmica permite identificar la inercia térmica y su adaptación a las fluctuaciones

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exteriores. El análisis de los grados de calentamiento o de refrigeración efectiva muestran la diferencia térmica interior/exterior frente a los valores ambientales, cuantificando su proximidad a las zonas de confort. Finalmente, en caso de rehabilitación de las viviendas, se debe tener en cuenta la composición de los cerramientos antes y después de la misma.

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