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Máster Universitario en Edificación Eficiente y Rehabilitación
Energética y Medioambiental
TRABAJO FINAL DE MÁSTER ESTUDIO ENERGÉTICO Y PROPUESTA DE MEJORAS EN EDIFICIO FIDAS
Curso 2012 - 2013
Profesor: Alejandro Bosqued
Alumno: David Claudel Sánchez
ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN
2. ANÁLISIS ENERGÉTICO Y FUNCIONAL
3. PROPUESTAS DE MEJORA
4. CONCLUISIONES
1. INTRODUCCIÓN
DATOS GENERALES
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NORTE
DATOS DEL EDIFICIO
EDIFICIO ACERO
• Nº plantas: 4
• Sup. Construida: 774,60 m²
• Superficie útil: 759,60 m²
• Material fachada: acero
• Cota planta baja: + 0,10 m
• Orientación: Este-Oeste
EDIFICIO MADERA
• Nº plantas: 2
• Sup. Construida:452,66 m²
• Superficie útil: 447,20 m²
• Material fachada: madera
• Cota planta baja: 0,00 m
• Orientación: Este-Oeste
FRECUENCIA DE USOS
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ALTA
MEDIA
BAJA
2. ANÁLISIS CLIMÁTICO Y ENERGÉTICO
ESTUDIO CLIMÁTICO
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• Clima mediterráneo, levemente continentalizado
• Veranos secos y muy cálidos e inviernos suaves y bastante lluviosos
• Tª media anual 19,2°
• Enero el mes más frío 5,5°C Tª mínima media
• Julio el mes más caluroso 36°C Tª máxima media, superando los
40°C
habitualmente
ANÁLISIS ENERGÉTICO
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• La mejor orientación -10° Sur
• La peor orientación +80° Sur
• El edificio tiene orientación Este-Oeste
• Coincide con la peor orientación
• Las fachadas principales del edificio de acero
reciben como máximo 2,5 horas de radiación solar
directa en invierno y 4 hora en verano
• Las fachadas principales del edificio de madera
reciben como máximo 1,5 horas de radiación directa
en invierno y llega a 3 en verano
• La superficie del edificio que más radiación recibe
es la cubierta del edificio de acero recibiendo 7 horas
de radiación solar directa en invierno y 12 horas en
verano
ANÁLISIS ENERGÉTICO
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• En verano no hay ninguna hora del día en el que
exista en confort en las horas de trabajo
• En invierno no hay ninguna hora del día en el que
exista en confort en las horas de trabajo
• En primavera y otoño hay confort en todas las
horas, excepto las primeras y últimas del día
Como se puede apreciar en
la gráfica hay 3 tipos de
demandas durante el año,
las que sólo demandan
calefacción, las que sólo
demandan refrigeración y
las que tienen una
demanda casi nulas
17 Julio (mayor Tª media)
3 Enero (menor Tª media)
24 Octubre (día intermedio otoño)
CERTIFICACIÓN ENERGÉTICA ACTUAL
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3. PROPUESTAS DE MEJORA
PROPUESTAS DE MEJORA
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• Estudio sólo del edificio de acero por el uso puntual del
edificio de madera
JUSTIFICACIÓN DE ESTRATEGIAS BIOCLIMÁTICAS
• Dividir en tres el intervalo de temperaturas. Aporte de calor,
aporte de frío y periodo casi sin aporte
ESTRATEGIAS DE CONSUMO 0
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La solución se ha conseguido abriendo
rejillas en fachadas opuestas en las zonas
no térmicas. En las zonas térmicas la
solución ha sido combinada con la
ventilación nocturna
VENTILACIÓN NATURAL CRUZADA
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
W/ m2C
-10 0.0k
0 0.4k
10 0.8k
20 1.2k
30 1.6k
40 2.0k
Outside Temp. Beam Solar Diffuse Solar Wind Speed Zone Temp. Selected Zone
NOTE: Values shown are environment temperatures, not air temperatures.
HOURLY TEMPERATURES - pasillo Sunday 22nd April (112) - Sevilla, ESP
En la gráfica se puede observar que con la
ventilación natural se consigue un mayor rango
de confort en las épocas en la que la demanda es
muy baja. Con esta mejora se puede conseguir
no tener demanda en algunos momentos
ESTRATEGIAS DE CONSUMO 0
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La solución se ha conseguido abriendo
ventanas en las zonas más altas de
fachada de cada zona térmica para que
ese aire nocturno a menos Tª esté
rápidamente en contacto con los
forjados que son los elementos con más
inercia térmica
VENTILACIÓN NOCTURNA
En la gráfica se puede observar la disminución de
demanda en los rangos donde hay mucha
necesidad de refrigerar. En total hay una
disminución de demanda de 6,7 kW
ESTRATEGIAS DE CONSUMO 0
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• Necesidad de ajustarse CTE-HS3,
la normativa vigente
• 1800 m³/h es el caudal necesario
• El modelo escogido es el MURE 2000
del fabricante Salvador Escoda. Tiene
una eficiencia energética del 70%
INVERNADERO Y RECUPERADOR DE CALOR
En la gráfica se puede observar la disminución de
demanda en los rangos donde hay mucha
necesidad de calefacción. En total hay una
disminución de demanda de 74 kW
ESTRATEGIAS ACTIVAS
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MÁQUINA DE ABSORCIÓN, CAPTADORES SOLARES Y ACUMULADOR DE
CALOR EN EL TERRENO
Los captadores solares se
integran perfectamente en el
edificio aparte de
aprovechar al máximo la
radiación solar, debido a que
los tubos que lo forman
rotan buscando la mejor
orientación con respecto al
sol. La máquina de
absorción proporciona calor
y frío sólo con energía solar
CÁLCULO DE LA INSTALACIÓN
•La demanda prevista es 38,88 kW
• 25 kW para captadores solares
• 15 kW para acumulación en el terreno
• 25 kW / 0,5 kW cada captador= 50 unidades
de 1,5 x 2,0 m
• Cada m/l de perforación aporta 50 W/ml
• 3 perforaciones de 100 m cada una
• 100 ml x 50 W/ml= 15 kW
ESTRATEGIAS ACTIVAS
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AEROGENERADOR HELICOIDAL DE EJE VERTICAL
• Potencia nominal: 4000 W
• Altura máxima: 4,60 m
• Velocidad de arranque:
3,5 m/s
• Velocidad de parada:
30 m/s
• Velocidad máxima: 55 m/s
• Velocidad nominal: 12 m/s
• Ruido a 12 m/s: 49 dB
NORTH
15°
30°
45°
60°
75°
EAST
105°
120°
135°
150°
165°
SOUTH
195°
210°
225°
240°
255°
WEST
285°
300°
315°
330°
345°
10 km/ h
20 km/ h
30 km/ h
40 km/ h
50 km/ hhrs
348+
313
278
243
208
174
139
104
69
<34
Prevailing WindsWind Frequency (Hrs)
Location: SEVILLA, ESP (37.4°, -5.9°)
Date: 1st January - 31st December
Time: 00:00 - 24:00
© Weather Tool
Rango de influencia para rentabilidad del
aerogenerador. 5,5 m/s= 20 km/h
La potencia requerida por el edificio de madera
es 25 kW, por lo tanto cubriría el 15%.
El aerogenerador está constantemente generando, por lo tanto el
balance anual sale favorable debido al autoconsumo
ESTADO REFORMADO
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ESTUDIO DE COSTES Y AMORTIZACIÓN
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• Ventilación natural: 536,28€
• Ventilación nocturna: 12402€
• Recuperación de calor: 5959,08€
• Invernadero: 35782,05€
• Paneles solares: 27224,44€
• Instalación climat.: 30882,27€
• Geotermia: 16922,15€
• Aerogenerador: 13620,18€
TOTAL: 143329,47€
PRESUPUESTO AMORTIZACIÓN
• Coste total de la inversión:
143329,47€ + 10% IVA= 157662,54€
• Coste total + intereses:
interés anual 6%; préstamo a 10 años
157662,54€ x (1 + 0,06)^10= 282349,78€
• Consumo actual:
119,602 kWh x 792 m²= 94724,78 kWh/m² año
• Consumo previsto:
38,88 kWh x 792 m²= 30792,96 kWh/m² año
• Consumo con recuperador (70% eficiencia):
30792,96 kWh/m² año x 70%= 9337,88 kWh/m² año
• Total de ahorro:
94724,78 – 9337,88= 85396,9 kWh/m² año
• Coste eléctrico (0,18 € kW) (aumento anual 4,2%):
0,18 x (1 + 0,042)^10= 0,27 €
• Ahorro anual:
85396,9 kWh/m² año x 0,27 €= 23056,92€
• Periodo de amortización (Coste total / Ahorro anual)
282349,78€ / 23056,92€= 12,24 años
CERTIFICACIÓN ENERGÉTICA EDIFICIO REHABILITADO
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CONCLUSIONES
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• Debido a la frecuencia de usos, la rehabilitación sólo sería viable en el edificio de
acero, ya que el edificio de madera tiene un uso muy puntual y las mejoras no
favorecerían en exceso a la amortización
• Con las medidas diseñadas ahorramos el aproximadamente el 80% de consumo
energético
• La inversión necesaria es elevada, por lo tanto se debe estudiar ejecutar el proyecto
por fases, priorizando las estrategias que más ahorros nos aporten
• La amortización se eleva de la media adecuada que son siete años, pero doce años
tampoco es excesivo para un edificio protegido y que va a tener una vida útil muy
elevada