Certificación energética de edificios existentes. Programa CE3

Comunicación Greencities&Sostenibilidad 2012/Comunicaciones Científicas/Edificaciones

Resumen

La certificación de eficiencia energética de edificios existentes es la asignatura pendiente a nivel normativo nacional desde que en diciembre de 2002 se publicó la primera Directiva Europea que exigía la necesidad de establecer un método de medición de la eficiencia energética de los edificios. Desde la apertura a trámite de audiencia pública de los procedimientos simplificados de certificación de eficiencia energética de edificios existentes, se dan a conocer las metodologías válidas para dicha calificación. En la presente comunicación se presenta de forma abreviada el procedimiento simplificado CE3, programa informático validado para la certificación energética de edificios existentes basados en un procedimiento híbrido de simulación energética corregida mediante toma de datos y mediciones reales.

1. Antecedentes

El origen de la certificación energética lo podemos situar en la Directiva 2002/91/CE de 16 de diciembre de 2002 aunque existen acuerdos internacionales anteriores más o menos conocidos o comentados como pueden ser la Directiva 1993/76/CE o el propio Protocolo de Kyoto de 1997. En la primera de ellas, no se terminaba de concretar unos objetivos a cumplir, mientras que en Kyoto, si bien se establecían unos objetivos concretos de reducción de emisiones, no se trataban las medidas a aplicar en materia de eficiencia energética.

Es por tanto, la Directiva 2002/91/CE la que podemos considerar como el primer acuerdo en el que se identifican por un lado la importancia del sector vivienda y servicios en el consumo global de energía final de la CE (en torno al 40%) así como la necesidad de establecer un método de medición de la eficiencia energética de los edificios que permita compararlos. Esta medición debería tener en cuenta tanto los niveles de aislamiento como el aprovechamiento de las energías renovables.

En el mes de junio de 2010 se publica la Directiva 2010/31/UE de 19 de mayo de 2010 relativa a la eficiencia energética de los edificios (refundición) que deroga la Directiva del 2002 y que principalmente muestra dos tendencias:

• Endurecimiento en los requisitos mínimos a cumplir por los edificios de nueva construcción y reformas de edificios existentes (viabilidad de instalaciones descentralizadas de abastecimiento de energía basadas en energías renovables, cogeneración, calefacción o refrigeración urbana o bombas de calor). A partir del 2018, los edificios nuevos para la Administración y a partir del 2020 para el resto de propietarios, deben ser de consumo casi nulo, es decir, de alta calificación de eficiencia energética.
• Obligatoriedad de seguimiento y control.

El RD 47/2007, de 19 de enero, por el que se aprueba el Procedimiento básico para la certificación de eficiencia energética de edificios de nueva construcción, traspone la Directiva Europea 2002/91 y establece la obligatoriedad de realizar la certificación energética de edificios nuevos y para modificaciones, reformas y rehabilitaciones tanto residenciales como del sector terciario. Este RD es la primera normativa nacional que hace referencia a una medición de la eficiencia energética de los edificios así como de la obligatoriedad de su certificación y puesta en conocimiento de los usuarios y consumidores. Para la realización de la certificación energética de edificios del sector terciario en la actualidad,  como metodologías de cálculo reconocidas se emplean los programas Calener VyP y calener GT.

No obstante, para transponer completamente la Directiva Europea es necesaria la aprobación de un Real Decreto que regule también la certificación de eficiencia energética a los edificios existentes. A estos efectos, se ha publicado el “Proyecto de Real Decreto por el que se aprueba el Procedimiento Básico para la Certificación de la Eficiencia Energética de Edificios”.

Como parte de dicha regulación, se desarrolla el “procedimiento para la certificación energética de edificios existentes” que fue objeto de licitación pública por parte del Instituto para la Diversificación y Ahorro Energético (IDAE) en el año 2009.

Como resultado de dicho procedimiento ha sido publicado el programa CE3 de Certificación Energética de Edificios Existentes como una de las metodologías validadas para obtener la calificación en cualquier tipología de edificios dentro del alcance del Real Decreto.

2. Metodología de cálculo de la calificación de la eficiencia energética. Programa CE3

El procedimiento simplificado CE3, es un programa informático desarrollado para obtener la calificación de eficiencia energética de edificios existentes de vivienda, pequeño terciario y gran terciario.

Los criterios bajo los que se han desarrollado los tres procedimientos de CE3 (CE3-Viviendas, CE3-PMT y CE3-GT) han sido los siguientes:

1)      Dado que deben calificar el parque edificatorio existente, deben ser realistas y adaptarse a la documentación/información disponible de los mismos. Por ello son procedimientos híbridos basado en la simulación energética del edificio corregida con una la toma de datos y mediciones reales.

2)      Por otro lado, dado que también existen procedimientos de calificación energética para los edificios de nueva construcción, deben ser análogos a los mismos y utilizar los mismos conceptos empleados por ellos. La calificación obtenida por un procedimiento debe ser similar a la obtenida por el otro con ligeras tolerancias permitidas.

3)      Una de las particularidades de la refundición de la Directiva del 2010 es la obligatoriedad en la propuesta de medidas de mejora por lo que cobra especial importancia en la metodología de certificación.

4)      Como entre los objetivos del procedimiento están las medidas de mejora y la casuística en la información de partida puede ser enorme, los programas se han diseñado de forma que en función de las medidas de mejora perseguidas, se adapten los datos de partida necesarios simplificando el proceso.

5)      Ya que existe normativa paralela en materia energética, los procedimientos se han desarrollado de forma que intenten utilizar al máximo la información obtenida mediante inspecciones y revisiones como por ejemplo la eventual inspección periódica de eficiencia energética de la instrucción técnica ITE-4 del RITE, análisis de los rendimientos de los equipos o el asesoramiento energético al que vienen obligadas las empresas de mantenimiento autorizadas por el RITE en su instrucción técnica IT3.4 (Programa de Gestión Energética).

De forma general, los procedimientos simplificados destinados a edificios existentes desarrollados en CE3 difieren de los desarrollados para edificios de nueva construcción en dos aspectos: propuesta de medidas de mejora y la existencia de valores orientativos que el programa carga por defecto cuando no hay información disponible.

Medidas de mejora de ahorro energético (MAEs)

El proyecto de Real Decreto por el que se aprueba el Procedimiento Básico para la Certificación de la Eficiencia Energética de los Edificios, establece que dentro del contenido del Certificado de Eficiencia Energética de debe incluir un documento de recomendaciones para la mejora de los niveles óptimos o rentables de eficiencia energética.

De acuerdo con lo anterior, el desarrollo de los tres procedimientos CE3 se ha orientado a  facilitar lo que se considera el objetivo fundamental de la calificación de eficiencia energética de los edificios existentes, que consiste en promover la implementación de medidas de mejora de la eficiencia energética.

Para ello, de manera complementaria al procedimiento de calificación se ha diseñado un Modulo de Medidas de Ahorro de Energía (MAEs) cuyo objetivo es la identificación y evaluación de medidas simplificando el proceso de toma de decisiones que conduzca a que el edificio mejore su eficiencia  energética.

Valores por defecto ante la falta de información

En el proceso de certificación de edificios existentes, el técnico calificador puede encontrarse con diferentes situaciones a la hora de recopilar datos, tanto los relativos a la calidad de la envolvente térmica (fachadas, cubiertas, suelos, huecos, etc.) como los correspondientes a la caracterización de los sistemas que consumen energía y sus respectivos equipos auxiliares:

• Todas las características y variables de comportamiento son conocidas y/o se encuentran documentadas a través del proyecto del edificio.
• Los datos disponibles son insuficientes para caracterizar de manera precisa los cerramientos o las instalaciones, pero se tiene información cualitativa sobre los mismos.
• No se conoce nada sobre las características de la envolvente o de las instalaciones.

Adicionalmente, para las instalaciones puede suceder que se hayan podido determinar con medidas las prestaciones medias de los equipos activos.

Por ello, las entradas de datos de los procedimientos CE3 desarrollados se han diseñado de manera que admitan la posible coexistencia de todos estos niveles de información, habiéndose previsto además, la existencia de bases de datos de valores orientativos que se cargan por defecto, tanto constructivas como de sistemas, para cubrir las carencias de información a varios niveles.

2.1. Fundamentos técnicos

El programa CE3 es un programa basado en la simulación energética.

Para clarificar el nivel de simulación utilizado en los diferentes procedimientos, se utilizará la clasificación propuesta por la norma EN 15243:2009 que identifica la base de tiempo de cálculo utilizada (base horaria, mensual o estacional) para la evaluación de las demandas del edificio por un lado y del comportamiento de las instalaciones por otro.

El resultado es el siguiente:

Tabla 1.1. Nivel de simulación utilizado por el programa CE3 en los diferentes procedimientos.

		Base de cálculo de las instalaciones
		horaria	mensual	estacional

Base de cálculo de la demandahorariaGran terciarioPequeño y mediano terciarioViviendasmensual   estacional

Medidas de mejora

2.1.1 Base de cálculo de la demanda

La demanda energética de calefacción y refrigeración de edificio se obtiene mediante el uso de correlaciones que usan como variables independientes parámetros fundamentales del edifico y datos climáticos promediados tales como grados-día y valores integrados de radiación solar.

La robustez estadística de las correlaciones obtenidas permitirá después, en el uso del procedimiento, estimar las demandas de calefacción y refrigeración de su edificio tras aplicar las medidas de mejora propuestas.

Las correlaciones presentan una serie de parámetros libres, que son ajustados tras la simulación horaria, para hacer coincidir las demandas a las que se les ha aplicado la correlación en la situación inicial, con el resultado de las demandas de calefacción y refrigeración simulado.

En el caso de viviendas, para la caracterización de la demanda se ha utilizado una base de cálculo horaria. En función de cómo se define el edificio, el procedimiento es unizona (si se define por tipología de edificio) o multizona (para el resto de definiciones geométricas del mismo).

2.1.2 Base de cálculo de las instalaciones

Viviendas

Para el cálculo de las instalaciones se ha basado en el documento reconocido: “Prestaciones medias estacionales de equipos y sistemas de producción de frío y calor en edificios de viviendas” (I.D.A.E.) de forma que se utilizan factores de ponderación que multiplicando las prestaciones nominales de los equipos, proporcionan las prestaciones medias estacionales de los mismos.

Pequeño y mediano terciario

En este caso la caracterización de los rendimientos medios de los equipos (equipos autónomos) se realiza en función del porcentaje de tiempo que el equipo está a diferentes cargas parciales. Estas correlaciones tienen en cuenta el grado de centralización de los equipos, el clima y las características de uso del edificio

Gran Terciario

El comportamiento de los equipos y sistemas para grandes edificios terciarios se hace en base a un procedimiento de simulación simplificado en  base horaria.  Todos los modelos de equipos y sistemas que incluye están basados en los de CALENER-GT aunque con ciertas simplificaciones.

2.2. Programa CE3

El procedimiento simplificado de certificación de edificios existentes y el programa informático que lo acompaña CE3 es aplicable a todo tipo de edifico existente excepto para aquellos que dispongan de componentes, elementos equipos o sistemas no incluidos en el programa de referencia CALENER.

2.2.1 Estructura del programa

El programa informático se estructura en tres módulos:

• Módulo 1 de entrada de datos.
• Módulo 2 de resultados y calificación.
• Módulo 3 de medidas de mejora.

La forma de proceder que propone la metodología del CE3 ayudará al certificador a dar los siguientes pasos:

• El proceso que se propone incluye una primera fase en la que se proporciona la Situación energética inicial para poder evaluar de forma aproximada el potencial de mejora existente. Para ello no es necesario una toma de datos exhaustiva de las características del edificio y sus instalaciones sino que el programa utilizará la base de datos de valores por defecto para ayudar a obtener esta primera aproximación
• Desglose  de resultados. Una vez evaluada la situación inicial se procede al desglose de todos los términos que la determinan. Este desglose es inicialmente por usos y, en segunda instancia, identificando (y valorando) las demandas y los rendimientos de cada uso.
• Selección de medidas de ahorro energético y del nivel de mejora de cada una de ellas. Cuando el técnico calificador conoce los consumos energéticos del edificio y la causa de los mismos, se le ofrece una relación de medidas de mejora para que elija de entre ellas las que serán objeto del estudio posterior.
• Los niveles de mejora que respondan favorablemente a criterios de coste-beneficio serán propuestos al usuario si decide explorar la medida en cuestión. Obviamente, el técnico calificador podrá o no hacer uso de estas propuestas.
• Evaluación de medidas de mejora. Con la relación de medidas que haya seleccionado el usuario y con los diferentes niveles de mejora que haya elegido para cada una de ellas, la aplicación informática realizará un estudio paramétrico automático que permitirá la exploración sin intervención del técnico calificador de todas las variaciones sucesivas y/o simultáneas que originan las medidas seleccionadas. El estudio paramétrico proporciona para cada variación los nuevos indicadores de eficiencia (y la nueva clase) que le corresponde al edificio completo.
• Situaciones mejoradas definitivas. A la vista de los resultados obtenidos, el técnico calificador elegirá una o más combinaciones de las propuestas de mejora. Para que cada una de estas combinaciones sea formalizada, el técnico calificador deberá volver a introducir en el programa las modificaciones en componentes, equipos o sistemas que haya elegido, revisar y corregir los datos de partida que se tomaron por defecto y volver a calificar el edificio.

2.2.2 Modalidades de uso. Nivel de detalle de los datos de entrada.

Ya se ha mencionado anteriormente que para poder calificar el parque edificatorio existente, el programa debe adaptarse a la documentación/información disponible. La disparidad de situaciones que se pueden plantear a la hora de recopilar información acerca de las características constructivas y los equipos de un edificio existente es enorme.

Por ello, el programa permite la entrada de información con distintos niveles de detalle. Esto es posible debido a la existencia de las bases de datos de valores por defecto también mencionadas anteriormente.

De esta forma, si el técnico calificador dispone de información acerca del edificio, el programa permite introducirla de forma que la calificación final se ajuste de forma más fidedigna a las características del mismo. Sin embargo, si no es posible recopilar toda la información necesaria, el programa proporciona la posibilidad de utilizar una serie de valores cargados por defecto que permiten cubrir las carencias en la definición tanto geométrica del edificio, constructiva como de rendimientos de instalaciones. Como contrapartida, no se permite la valoración de medidas de ahorro sobre características introducidas con valores por defecto de los que se desconoce el valor real.

2.3. Módulo de Medidas de ahorro

Como se ha comentado anteriormente, uno de los objetivos principales del procedimiento de certificación de edificios existentes es la promoción de implantación de medidas de mejora de la eficiencia energética en la edificación. De esta forma, no solo se cumple con el objetivo de calificar energéticamente el edificio, sino que se promueve el ahorro energético proporcionando posibles soluciones técnicas que permitan disminuir el consumo o la demanda energética.

El programa CE3 dispone de un módulo desarrollado en paralelo para la evaluación de una batería de medidas de ahorro energético (MAEs) precuantificadas que ayuda al técnico calificador en la valoración de las mismas y simplifica la toma de decisiones al respecto.

Estas medidas precuantificadas no son limitantes del programa, es decir, se incluyen como ayuda a valorarlas ya que al estar precuantificadas, el programa es capaz de compararlas y combinarlas automáticamente con el simple hecho de seleccionarlas.

No obstante, cualquier otra medida no incluida en este módulo puede ser tomada en cuenta sin más que introducirla en el programa y calificar el edificio con la medida implantada.

A continuación, se listan las medidas de mejora precuantificadas, clasificadas en función de su aplicación:

2.3.1 Medidas pasivas de mejora de la envuelta

Las medidas pasivas son aquellas que inciden reduciendo la demanda energética de los edificios existentes. Afectan a la envolvente térmica del edificio y a sus infiltraciones y renovaciones de aire.

Todas ellas contribuyen a una reducción de la demanda de calefacción ideal y/o de la demanda de refrigeración ideal.

Es importante situar el edificio en su contexto general con el fin de evaluar sus aportes y pérdidas, especialmente en las construcciones más antiguas en las cuales el comportamiento higrotérmico depende directamente de éste.

• Localización geográfica, zona climática y microclima local. Temperaturas, soleamiento, precipitaciones, altitud, zona de montaña, interior o litoral, vientos dominantes.
• El entorno próximo puede generar limitaciones que obligan a enfocar la rehabilitación de determinada manera. Algunos ejemplos pueden ser focos cercanos de ruido, ausencia de soleamiento por obstrucciones solares, situación expuesta o entre medianerías.
• Vegetación. Tipo de vegetación, altura, caducidad del follaje, situación con respecto del edificio.
• Orientación del edificio. Soleamiento, exposición a la intemperie, etc.
• Año de construcción. Aporta información sobre el modo de construir de la época (inercia, circulación de aire, etc.)
• La clasificación del edificio. Los edificios existentes pueden estar catalogados y protegidos por leyes de patrimonio que afectan a la rehabilitación.
• Tras el análisis del contexto es necesario estudiar en profundidad los condicionantes arquitectónicos que influyen energéticamente en el edificio a rehabilitar, como por ejemplo:
• Compacidad del edificio.
• Envolvente térmica (nivel de aislamiento, puentes térmicos, masa térmica).
• Huecos en fachadas y cubierta (superficie, orientación, permeabilidad, nivel de aislamiento).
• Presencia de espacios-tapón no calefactados (buhardillas o áticos no habitables, tendederos, cámaras sanitarias o plantas subterráneas de aparcamiento, plantas bajas comerciales, etc.).
• Presencia de invernaderos y/o espacios de ganancia solar.

Las medidas pasivas de mejora de la envuelta precuantificadas propuestas, aunque no limitantes, son las siguientes:

1)      Aumento del nivel de aislamiento en muros de fachada

2)      Aumento del nivel de aislamiento en cubiertas

3)      Aumento del nivel de aislamiento en suelos

4)      Modificación de huecos en fachada

5)      Instalación de protecciones solares

6)      Modificación del caudal de aire exterior / infiltración

2.3.2 Medidas activas de mejora de sistemas de climatización

Las medidas activas son aquellas que inciden sobre los sistemas de producción de frío o calor de los edificios existentes. Estas medidas de mejora se pueden dividir en dos bloques: aquellas que contribuyen a disminuir el consumo como consecuencia de un aumento del rendimiento medio estacional de los sistemas; y aquellas que disminuyen el consumo como consecuencia de una reducción de la relación de demandas.

Es importante antes de aplicar estas medidas conocer la situación actual del edificio respecto a sus sistemas de producción de frío/calor. Los datos más importantes en este sentido son:

• Potencia nominal de los sistemas.
• Rendimiento nominal de los sistemas.
• Grado de sobredimensionado del sistema.
• Rendimiento medio estacional de los sistemas.

Si bien los dos primeros parámetros serán conocidos por el usuario antes de introducir el edificio en el programa de cálculo, dicho programa está preparado para dar unos valores por defecto de los mismos dependiendo del año de instalación revisión o último mantenimiento. Asimismo, el programa de calculó aportará el valor del rendimiento medio estacional de los sistemas y resultados que permitirán deducir, en caso de ser desconocido, el grado de sobredimensionado del sistema.

El conocimiento de los datos anteriores permitirá conocer la situación en la que el edificio se encuentra actualmente y dónde se situará cuando se apliquen las mejoras correspondientes.

Tanto la potencia como el rendimiento nominal del sistema se pueden obtener a partir de la placa de características del sistema, en caso contrario el programa propondrá unos valores por defecto para los mismos.

El grado de sobredimensionado del sistema se define como el cociente entre la potencia nominal del sistema y la demanda punta. Este valor prácticamente nunca será conocido a priori, no obstante, una vez obtenida la evaluación de la situación de partida será posible inferirlo a partir del rendimiento medio estacional. Es particularmente interesante disponer de este parámetro cuando se apliquen de forma simultánea medidas que afecten tanto a la mejora de la demanda como a la mejora de los sistemas.

Las medidas activas de mejora de los sistemas de climatización propuestas precuantificadas, aunque no limitantes, se pueden a su vez dividir en cuatro bloques y son las siguientes:

1)      Medidas de mejora que aumentan el rendimiento: sustitución de calderas, equipos autónomos y plantas enfriadoras, fraccionamiento de potencia e incorporación de evaporación a condensadores de aire.

2)      Medidas de mejora que disminuyen la relación de demandas: disminución de pérdidas en distribución y acumulación, enfriamiento gratuito, enfriamiento evaporativo y recuperación de energía del aire de extracción.

3)      Medidas de mejora de sistemas de transporte: contribuyen a una reducción del factor de transporte.

4)      Medidas de mejora mediante la contribución de energías renovables como empleo de la producción térmica solar.

2.3.3 Medidas de mejora de sistemas de iluminación

Las medidas de ahorro energético para los sistemas de iluminación inciden sobre los valores de potencia instalada e iluminancia simultáneamente.

Contribuyen a una mejora del consumo de iluminación mediante una reducción de la potencia instalada manteniendo o mejorando el nivel de iluminancia.

Es importante antes de aplicar estas medidas conocer la situación actual del edificio respecto a los valores anteriores ya que los mismos son datos de entrada a los programas. La potencia instalada total se podrá calcular mediante la adición de la potencia de iluminación instalada en cada espacio, y para esto es necesario inventariar las luminarias existentes. Asimismo es necesario conocer de qué tipo son estas luminarias para determinar su nivel de iluminancia. La norma UNE-EN 15193:2007 se puede utilizar para calcular la energía usada para iluminación, así como para conocer el método de medición de potencia de luminarias.

Con el programa CE3 se incluye una Guía de Recomendaciones con el objetivo de difundir las recomendaciones a tener en cuenta para la rehabilitación energética de edificios residenciales y terciarios de pequeño tamaño.

3. Referencias

IDAE (Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía) (2012): “Manual de Usuario del programa de calificación energética de edificios existentes CE3”

IDAE (Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía) (2012): “Guía de Recomendaciones para la Mejora de la Eficiencia Energética del programa de calificación energética de edificios existentes CE3”

IDAE (Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía) (2012): “Manual de Fundamentos Técnicos CE3”

IDAE (Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía) (2010): “Prestaciones medias estacionales de equipos y sistemas de producción de frío y calor en edificios de viviendas”

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