Repositorio Institucional de Documentos
Abstract
El presente proyecto estudia la búsqueda de la solución óptima para el diseño de un edificio sostenible de uso logístico, mediante la selección de los criterios más relevantes. Para la selección de tales criterios, se adecua la herramienta hades (herramienta de ayuda al diseño de edificios sostenibles- uso doméstico) para aplicarla al uso industrial. Se procederá a la valoración cuantitativa de los diversos criterios, mediante una puntuación de aplicabilidad de cada uno de ellos, para conseguir finalmente una calificación global de cada una de las soluciones tecnológicas aplicadas al edificio, eligiendo aquel que obtenga la mejor puntuación. Después de una descripción de las características del edificio, ubicación, entorno, se analizan los criterios de sostenibilidad que se aplican. 1. Uso y plantación de plantas autóctonas, considerando los distintos tipos de vegetación, así como un estudio de la posibilidad de riego mediante la recuperación de aguas pluviales. 2.Energía y atmósfera, seleccionando el sistema más eficiente, para reducir el consumo energético, y la contaminación del medio ambiente. para ello, se lleva a cabo un análisis de la demanda energética del edificio para atender las necesidades térmicas, agua caliente, alumbrado, energías renovables y sistemas de control. para este análisis se toma como referencia el código técnico de la edificación, con ayuda de programas informáticos reconocidos por el ministerio de industria para su cálculo. 3. Estudio de los materiales de construcción, favoreciendo siempre la instalación de materiales reciclables. 4. Análisis de las condiciones de confort, para las distintas salas que componen en edificio, estudiando el ruido, la temperatura, la humedad y la iluminación. 5. Aspectos económicos y sociales, determinando un coste total de la construcción sostenible y asignándole una puntuación hades. se realiza también un presupuesto con todos los elementos que influirán en la sostenibilidad del edificio. Finalmente se realiza un estudio eficiencia-coste del edificio que permite interpretar el resultado óptimo obtenido mediante la aplicación hades. García Sanz, Rubén; Martínez Gómez, Francisco Javier; Tomás Buisán, Luis Carmelo
Full text
Repositorio de la Universidad de Zaragoza --- Zaguan http://zaguan.unizar.es APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL Proyecto Final de Carrera Ingeniería Industrial Dpto. Ingeniería Mecánica Escuela de Ingeniería y Arquitectura Universidad de Zaragoza Curso académico 2012-2013 Autor: Rubén García Sanz Director: Francisco Javier Martínez Gómez Codirector: Luis C. Tomás Buisán
APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RESUMEN El presente proyecto estudia la búsqueda de la solución óptima para el diseño de un edificio sostenible de uso logístico - industrial, mediante la selección y aplicación sistemática de criterios relevantes. Para la selección de tales criterios, se utiliza como herramienta la aplicación informática HADES (Herramienta de Ayuda al Diseño de Edificios Sostenibles) obtenida de la plataforma GBCe (Green Building Council España) adecuándola previamente al uso específico del edificio, de manera que se adapta esta herramienta –orientada al uso residenciala las condiciones de uso, situación y entorno social y cultural en que se encuentra el edificio objeto, de uso logístico - industrial. Se procederá a la valoración cuantitativa de los diversos criterios, mediante una puntuación de aplicabilidad de cada uno de ellos, para conseguir finalmente una calificación global de cada una de las soluciones tecnológicas aplicadas al edificio; esto permite seleccionar aquél que obtenga la calificación óptima, y por tanto más sostenible. Después de una descripción de la utilización prevista del edificio industrial, su ubicación, características físicas, etc. se analizan los criterios de sostenibilidad que se aplican a este modelo concreto, una vez adaptado, y que pueden dividirse en cinco grupos: En primer lugar, se analizan el uso y plantación de plantas autóctonas considerando los distintos tipos de vegetación adecuados, así como la posibilidad de recuperación de agua para suministro a zonas ajardinadas. Se analizan sistemas de riego eficientes para mejorar el aprovechamiento del agua. El segundo criterio es el energético y atmosférico, cuyo objetivo es seleccionar el sistema más eficiente para reducir el consumo energético y la contaminación del medio ambiente. Para ello, se lleva a cabo un análisis de la demanda energética para atender las necesidades térmicas, de agua caliente sanitaria y de alumbrado. Esto permitirá, posteriormente, diseñar el sistema de climatización más adecuado para el edificio, tomando en consideración también el uso de energías renovables. Para este análisis, se aplica como norma de referencia el Código Técnico de la Edificación, con ayuda de programas informáticos reconocidos por el Ministerio de Industria y Turismo para su cálculo. El tercer criterio estudia los distintos materiales de construcción, favoreciendo siempre la incorporación de elementos o materiales reciclables, para reducir las emisiones en la fase de fabricación de los materiales. El cuarto criterio analiza las condiciones de confort en el edificio, para las distintas zonas y usos que se asignan. Se analizan las condiciones acústicas, considerando que será un factor especialmente importante, dado al continuo tráfico aéreo en este emplazamiento, además del ruido y vibraciones generados por las instalaciones propias del edificio. También se incluye en este apartado el confort térmico y lumínico. Como quinto y último criterio para la edificación sostenible se consideran conjuntamente los aspectos económicos y sociales del emplazamiento, determinando un coste total de la construcción sostenible y asignándole una puntuación HADES que influirá también de forma muy importante en la sostenibilidad del edificio. Para ello, se preparará un presupuesto de todos los elementos necesarios para la construcción del edificio. Finalmente se realiza un estudio eficiencia - coste del establecimiento, que permite interpretar el resultado óptimo obtenido mediante la aplicación HADES. ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 1
INDICE 1. INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................................... 5 2. SOSTENIBILIDAD .................................................................................................................................... 7 2.1 DEFINICIÓN DE SOSTENIBILIDAD Y DESARROLLO SOSTENIBLE ............................................. 7 2.2 OBJETIVOS DEL DESARROLLO SOSTENIBLE .............................................................................. 8 2.3 DIFERENCIA ENTRE DESARROLLO SOSTENIBLE Y DESARROLLO VERDE .............................. 8 2.4 APLICACIÓN SOSTENIBLE AL SECTOR DE LA CONSTRUCCIÓN ............................................... 9 2.5 HERRAMIENTAS UTILIZADAS PARA LA PUNTUACIÓN SOSTENIBLE DE EDIFICIOS............... 9 2.6 HERRAMIENTA AYUDA AL DISEÑO DE EDIFICIOS DE SECTOR TERCIARIO .......................... 11 2.6.1 APLICACIÓN DE CRITERIOS .................................................................................................. 11 6.2 CALIFICACIÓN FINAL ................................................................................................................ 12 3. PARCELA Y EMPLAZAMIENTO ............................................................................................................ 13 4. APLICACIÓN DE CRITERIOS DE SOSTENIBILIDAD ........................................................................... 14 4.1 USO DE PLANTAS AUTÓCTONAS ................................................................................................ 14 4.1.1 SUMINISTRO A ZONA AJARDINADA ..................................................................................... 14 4.1.2 SISTEMAS DE RIEGO .............................................................................................................. 15 4.2 ENERGIA Y ATMOSFERA .............................................................................................................. 16 4.2.1 ANÁLISIS DE LA DEMANDA ENERGÉTICA (C.T.E. H.E.1) Y LIDER .................................... 16 4.2.2 NECESIDADES TÉRMICAS (R.I.T.E) Y AGUA CALIENTE SANITARIA (C.T.E. H.E.4) .......... 18 4.2.3 NECESIDADES DE ALUMBRADO (CTE HE 3) ...................................................................... 20 4.2.4. DISEÑO DE SISTEMAS DE CALEFACCIÓN Y REFRIGERACION (CALENER G.T.) RITE ... 21 4.2.5 OFERTA RENOVABLE ............................................................................................................ 23 4.2.6 ELECCION DE SISTEMAS DE CONTROL ............................................................................. 24 4.2.7 OBTENCION DE EMISIONES DE ENERGÍA PRIMARIA, FINAL Y CO2 ................................. 25 4.3 RECURSOS NATURALES .............................................................................................................. 27 4.3.1 ESTUDIO DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Y LA POSIBILIDAD DE SU POSTERIOR RECICLAJE ................................................................................................................. 28 4.4. CALIDAD DEL AMBIENTE INTERIOR ........................................................................................... 31 4.4.1 CALIDAD ACÚSTICA ................................................................................................................ 31 4.4.2 CALIDAD TÉRMICA E HIGROSCÓPICA ................................................................................ 32 4.4.3 CALIDAD LUMÍNICA ................................................................................................................ 33 4.5 ASPECTOS SOCIALES Y ECONOMICOS .................................................................................... 33 4.6 RESULTADOS MEDIANTE LA HERRAMIENTA HADES ............................................................... 33 5. ANÁLISIS ECONÓMICO ........................................................................................................................ 37 5.1 COSTE DE LAS SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS ...................................................................... 37 5.2 COSTE DE LAS INSTALACIONES ................................................................................................. 37 5.3 COSTE DE LOS CONSUMOS ENERGÉTICOS ............................................................................ 38 5.4 ANÁLISIS EFICIENCIA COSTE ...................................................................................................... 42 6. CONCLUSIONES .................................................................................................................................. 50 6.1 CONCLUSIONES DE EFICIENCIA ENERGÉTICA ......................................................................... 50 6.2 CONCLUSIONES COSTE ............................................................................................................... 50 6.3 CONCLUSIÓN FINAL ...................................................................................................................... 51 . .......................................................................................................................................................... 55 ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 2
ANEXOS ANEXO 1: DISEÑO DE ELABORACION DE UNA HERRAMIENTA DE AYUDA AL DISEÑO DE EDIFICIOS TERCIARIOS SOSTENIBLES 52 ANEXO 2: DISTRIBUCIÓN DE SUPERFICIES 56 ANEXO 3: MAPA RUIDO AYUNTAMIENTO DE ZARAGOZA 58 ANEXO 4: CALCULO DE DEPÓSITO PARA ALMACENAMIENTO DE AGUAS PLUVIALES 62 ANEXO 5: CÁLCULO DE CERRAMIENTOS Y VIDRIOS DEL EDIFICIO 66 ANEXO 6: CÁLCULOS LIDER 112 ANEXO 7: CÁLCULO DE LAS NECESIDADES TÉRMICAS 282 ANEXO 8: ACSCLIMATIZACIÓN 307 ANEXO 9: NECESIDADES DE AGUA CALIENTE SANITARIA 309 ANEXO 10: CÁLCULO DE LAS NECESIDADES DE ALUMBRADO 355 ANEXO 11: CARACTERÍSTICAS PROGRAMA INFORMÁTICO CALENER GRAN TERCIARIO 377 ANEXO 12: CÁLCULO DE PLACAS SOLARES SOBRE LA CUBIERTA DEL EDIFICIO 375 ANEXO 13: CALCULOS NUMÉRICOS DE POSIBILIDADES CALENER GRAN TERCIARIO 377 ANEXO 14: CÁLCULO DE CUMPLIMIENTO DEL H.R. 668 ANEXO 15: RESULTADOS HADES 680 ANEXO 16: COSTE DE LAS SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS 745 ANEXO 17: COSTE INICIAL DE LAS INSTALACIONES 770 ANEXO 18: COSTE ENERGÉTICO ANUAL DE LAS INSTALACIONES 779 ANEXO 19: PLANOS 780 PLANO 1: EMPLAZAMIENTO DE LA NAVE INDUSTRIAL PLANO 2: PLANTA DE PARCELA DE LA NAVE INDUSTRIAL PLANO 3: ALZADO VISTA 1 PLANO 4: ALZADO VISTA 2 PLANO 5: ALZADO VISTA 3 PLANO 6: ALZADO VISTA 4 PLANO 7: ALZADO DISTRIBUCIÓN CAPAS CERRAMIENTOS PLANO 8: DISTRIBUCIÓN PLACAS SOLARES ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 3
INDICE DE ILUSTRACIONES Ilustración 1: Desarrollo proyecto: Elaboración propia ................................................................. 7 Ilustración 2: Criterios de sosteniblidad. http://www.unipiloto.edu.co/?scc=1938&cn=23990 ...... 8 Ilustración 3: Criterios LEED. Manual HADES .............................................................................. 9 Ilustración 4: Criterios Bream. Manual HADES ........................................................................... 10 Ilustración 5: Criterios verde. Manual HADES ............................................................................ 10 Ilustración 6: Impactos. Manual HADES ..................................................................................... 12 Ilustración 7: Ejemplo de Resultado de Diseño de un Edificio Industrial .................................... 13 Ilustración 8: Situación del edificio Industrial. Google Maps ....................................................... 13 Ilustración 9: Datos climatológicos Aeropuerto Zaragoza 2012. ................................................. 14 Ilustración 10: Foto del polígono PLAZA delimitado por zona verde. Google ............................ 15 Ilustración 11: http://tiendaoceanis.com/blog/2011/10/depositos-de-agua-de-lluvia-por-grupooceanis/ ....................................................................................................................................... 15 Ilustración 12: Ejemplo del formato obtenido con LIDER ........................................................... 16 Ilustración 13: Diseño gráfico 3D del edificio mediante LIDER ................................................... 17 Ilustración 14 Resultados LIDER ................................................................................................ 18 Ilustración 15: % Cubierto cada mes A.C.S caldera 1 ................................................................ 19 Ilustración 16: Cobertura mensual A.C.S. caldera 1 ................................................................... 19 Ilustración 17: Cobertura mensual A.C.S caldera 2 .................................................................... 19 Ilustración 18: Cobertura A.C.S. caldera 2 .................................................................................. 20 Ilustración 19: Diseño de cálculo lumínico del almacén mediante DIALUX ............................... 20 Ilustración 20 Valores límite lumínicos establecidos en C.T.E H.E. 3 ........................................ 21 Ilustración 21: Formato final de la portada de Calener G,T, ....................................................... 22 Ilustración 22: Ejemplo de sistemas Calener G.T. ...................................................................... 23 Ilustración 23: Elección de sistemas renovables en Calener G.T. .............................................. 23 Ilustración 24: Elección de sistemas de control iluminación Calener G.T. ................................. 24 Ilustración 25: Elección sistemas de control climatización Calener G.T. .................................... 25 Ilustración 26: % para cada letra energética ............................................................................... 25 Ilustración 27: Resultados Calener G.T. Emisiones de CO2. ...................................................... 27 Ilustración 28: Solera de edificio industrial .................................................................................. 28 Ilustración 29: Cubierta plana de edificio industrial ..................................................................... 28 Ilustración 30: Forjado de placa alveolar .................................................................................... 28 Ilustración 31: Muro de medianera .............................................................................................. 28 Ilustración 32: Aislante lana de roca ........................................................................................... 29 Ilustración 33: Aislante EPS ........................................................................................................ 30 Ilustración 34: Cálculo de vidrios en edificio industrial ................................................................ 31 Ilustración 35: Mapa de ruido en Polígono Plaza. Aeropuerto de Zaragoza .............................. 32 Ilustración 36: Puntuación HADES: EXCEL ................................................................................ 36 Ilustración 37: Coste AnualInversión con Almacén calefactado ............................................... 43 Ilustración 38: Coste AnualInversión con Almacén sin Calefactar ........................................... 43 Ilustración 39: Almacén Calefactado InversiónCoste Anual 15 años ....................................... 44 Ilustración 40: Almacén Calefactado InversiónCoste Anual 20 años ....................................... 44 Ilustración 41: Almacén Calefactado InversiónCoste Anual 25 años ....................................... 44 Ilustración 42: Almacén No Calefactado Inversión Coste Anual 15 años ................................... 45 Ilustración 43: Almacén No Calefactado Inversión Coste Anual 20 años ................................... 45 Ilustración 44: Almacén No Calefactado Inversión Coste Anual 25 años ................................... 46 Ilustración 45: Emisiones CO2 Almacén Calefactado ................................................................ 46 Ilustración 46: Emisiones CO2: Almacén No Calefactado .......................................................... 47 Ilustración 47: Emisiones CO2Puntuación HADES ................................................................... 48 Ilustración 48: Costes Anuales EnergéticosPuntuación HADES .............................................. 49 ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 4
1.INTRODUCCIÓN La realización del Proyecto Fin de Carrera para la Universidad de Zaragoza en la titulación de Ingeniería Industrial analiza la aplicación sistemática de criterios de construcción sostenible al diseño de un edificio de uso logístico - industrial. Como herramienta de análisis se utiliza el modelo del programa informático HADES (Herramienta de Ayuda al Diseño de Edificios Sostenibles), diseñado para ayudar al proyectista en el proceso de diseño, ya que permite cuantificar las mejoras ambientales al aplicar criterios de sostenibilidad en el proyecto. Esta herramienta ha sido obtenida de la plataforma web http://www.gbce.es/es/pagina/la-asociacion y ha sido elaborada con la colaboración de la Secretaría de Estado de Vivienda y Actuaciones Urbanas. (1) La Asociación GBCe es una organización autónoma afiliada a la Asociación Internacional sin ánimo de lucro,“World Green Building Council”, WGBC, El Ministerio de vivienda tiene un acuerdo de colaboración con esta organización. En la actualidad GBC España ha sido reconocida como Established Council (miembro de pleno derecho) de esta organización. El proceso ha sido guiado por United States Green Building Council, USGBC. De igual forma, trabaja en el marco de la Asociación“International Iniciative for a Sustainable Built Environment”, iiSBE, con sede en Ottawa (Canadá), de la que constituye el Capítulo Español. La Asociación “GREEN BUILDING COUNCIL - ESPAÑA”, ó “CONSEJO PARA LA EDIFICACIÓN SOSTENIBLE - ESPAÑA”, sin ánimo de lucro, es de ámbito estatal español, y aplica la totalidad de sus rentas e ingresos, cualquiera que sea su procedencia, al cumplimiento de sus fines. HADES está basado en la metodología de evaluación y certificación ambiental de edificios ‘’VERDE’’. La Certificación GBCe– VERDE reconoce la reducción de impacto medioambiental del edificio que se evalúa comparado con un edificio de referencia. El edificio de referencia es siempre un edificio estándar realizado cumpliendo las exigencias mínimas fijadas por las normas y por la práctica común. La Certificación GBCe – VERDE supone el reconocimiento por una organización independiente tanto del promotor como del proyectista de los valores medioambientales de un edificio a través de la aplicación de una metodología de evaluación internacionalmente reconocida. Los objetivos que se persiguen son: a) Elaborar un catálogo de medidas de sostenibilidad a aplicar durante el proceso de diseño del edificio b) Describir la tecnología disponible y los costes asociados a las medidas propuestas. c) Valorar el diseño del edificio en relación al impacto que genera en el medioambiente de forma coherente con la herramienta VERDE, una vez incorporadas las distintas medidas que se plantean en la ejecución de este edificio sostenible. Mediante esta aplicación se establece una relación conjunta entre tres aspectos fundamentales para el análisis de su eficiencia, análisis económico y social. Para el desarrollo del proyecto se realiza en primer lugar una adecuación del software HADES, ya que éste no analiza los criterios específicos para el uso industrial que se proyecta. Por tanto, se estudiarán los distintos criterios relevantes en un edificio terciario y se evaluarán con la Herramienta de Ayuda para el Diseño de Edificios Terciarios Sostenibles HADES, adaptada. Los criterios que se van a estudiar y analizar son los cinco siguientes, sobre la herramienta HADES: ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 5
1. Parcela y emplazamiento: El edificio se ubica en una parcela del polígono P.L.A.Z.A., de Zaragoza, y se deberán analizar los datos que definen esta situación y sus características: Climatología, lugar concreto, aspectos relativos al entorno, zona de uso. Se estudiará y seleccionarán las plantas más beneficiosas para su adaptación a este entorno: un polígono industrial de Zaragoza, de clima seco con temperatura media de clima continental y muy expuesto al viento procedente del noroeste. Se incluye también en este apartado el diseño de un sistema de riego eficiente con el fin de ahorrar la mayor cantidad posible de agua de riego de las zonas ajardinadas de la parcela, tanto en el suelo como en cubierta. 2. Energía y atmósfera: Se realiza un estudio del consumo de energía, -renovable o no-, la demanda y eficiencia de los sistemas y la producción de energías renovables en el edificio, para finalmente determinar las emisiones foto-oxidantes por el proceso de combustión, siguiendo la normativa del Código Técnico de la Edificación, aplicable a edificios de uso terciario industrial en la zona climática que nos encontramos. La metodología que se utiliza empieza por diseñar la envolvente del edificio con sus cerramientos y zonas acristaladas, teniendo en cuenta los límites del Código Técnico de la Edificación (HE 1) Demanda Energética. Se analizan tres casos de estudio: a) Edificio que cumple los valores límite del C.T.E. H.E. 1. b) Edificio mejorado, con cerramiento de asilamiento medio. c) Edificio muy mejorado, con cerramiento de espesor y aislamiento muy elevado. Se comprobará el cumplimiento del C.T.E. mediante la opción general, con el programa informático que exige el Ministerio de Industria para nuevos Edificios (LIDER). Para el proceso de cálculo será necesario definir previamente los sistemas de iluminación y ventilación del edificio. En cuanto al sistema de iluminación, se diseñarán dos conjuntos con eficiencias distintas; el primero, más eficiente, con sistema LED, con el que se obtendrá un índice de eficiencia mejor que el valor límite del CTE DB HE-3; el segundo, se define adoptando el valor límite VEEI establecido por dicho código. Posteriormente se diseñarán los sistemas de climatización y uso de energías renovables, obteniendo las emisiones primarias y secundarias de CO2, y la etiqueta energética asignada al edificio. Para ello, se utilizará el programa informático de uso industrial de nueva construcción CALENER GRAN TERCIARIO (GT), reconocido por el Ministerio de Industria. El método de definición de instalaciones del programa CALENER GT se basa en la creación de sistemas y subsistemas. Con objeto de que los resultados sean comparables, se utilizará en todos los casos el mismo sistema principal, que será un circuito con agua como fluido caloportador, y se calcularán los indicadores de emisiones para cada subsistema propuesto. 3. Recursos naturales Se realizará un estudio de la cantidad de aguas de lluvia, su almacenamiento y su posible reutilización para aprovechamiento en sistemas de riego u otros que permitan el uso de agua no potable, como podría ser el caso de inodoros. Por otro lado, se analizarán los materiales utilizados para la construcción de este edificio estudiando su reutilización posterior, posibilidad de desmontaje y posibilidad de reciclaje. 4. Calidad del ambiente interior. Se estudiará la calidad del ambiente interior separándolo en tres aspectos fundamentales para alcanzar la situación de confort necesario acorde a cada situación de trabajo: ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 6
a) Requerimientos acústicos. Estudio de las condiciones acústicas para cada espacio. Dada la exposición al tráfico aéreo por la proximidad al aeropuerto de Zaragoza, se realiza un estudio del nivel de ruido con y sin paso de aviones y la influencia de tal perturbación. Se realiza también un estudio del ruido que generan y transmiten los sistemas de climatización, iluminación, etc. sobre las diversas zonas. Se seguirá la normativa vigente recogida en el C.T.E. D.B. H.R. b) Demanda térmica y humedad. Estudio de las condiciones térmicas e higrométricas para cada espacio. Los valores aplicados serán los correspondientes a las condiciones de confort exigidas a cada espacio, que se habrán aplicado previamente al diseño de los sistemas de climatización para obtener unas condiciones de confort aceptables y compatibles con el R.I.T.E. c) Demanda lumínica. Estudio y diseño de iluminación para cada espacio, con arreglo a los requisitos exigidos por el C.T.E. D.B. H.E. 3. Se buscarán también y valorarán sistemas de control y gestión eficientes para evitar los consumos en momentos innecesarios. 5. Aspectos sociales y económicos. Para cada elemento de construcción previsto, se evalúa en términos económicos la inversión correspondiente, otorgando también una puntuación para la edificación sostenible. Los resultados obtenidos se mostrarán, además, en forma de gráfica eficiencia – coste, lo que facilitará la obtención de una solución acorde con los resultados de la puntuación HADES. El proyecto fin de carrera APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL estudia la solución más sostenible posible para el caso de un edificio de uso terciario, con una zona destinada a logística y almacenaje y otra a oficinas. Un esquema representativo se muestra en la Ilustración 1. Ilustración 1: Desarrollo proyecto: Elaboración propia 2.SOSTENIBILIDAD 2.1DEFINICIÓNDESOSTENIBILIDADYDESARROLLOSOSTENIBLE SOSTENIBILIDAD Según el Informe Brundtland de 1987, (2) la sostenibilidad consiste en satisfacer las necesidades de la actual generación sin sacrificar la capacidad de futuras generaciones de satisfacer sus propias necesidades. DESARROLLO SOSTENIBLE La definición de Desarrollo Sostenible queda reflejada en la Comisión Mundial sobre Ambiente y Desarrollo (Comisión Brundtland) en 1987: ‘’Desarrollo que asegura las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las futuras generaciones para enfrentarse a sus propias necesidades’’. ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 7
El ámbito del desarrollo sostenible puede dividirse conceptualmente en tres partes: ecológico, económico y social. Se considera el aspecto social por la relación entre el bienestar social con el medio ambiente y la bonanza económica. El triple resultado es un conjunto de indicadores de desempeño de una organización en las tres áreas, como se puede comprobar en la Ilustración 2. Ilustración 2: Criterios de sosteniblidad. http://www.unipiloto.edu.co/?scc=1938&cn=23990 Ante esta situación, se plantea la posibilidad de mejorar la tecnología y la organización social de forma que el medio ambiente pueda recuperarse al mismo ritmo que es afectado por la actividad humana. 2.2OBJETIVOSDELDESARROLLOSOSTENIBLE El objetivo del desarrollo sostenible es definir proyectos viables y reconciliar los aspectos económico, social, y ambiental de las actividades humanas. • Sostenibilidad económica: se da cuando la actividad que se mueve hacia la sostenibilidad ambiental y social es financieramente posible y rentable. • Sostenibilidad social: basada en el mantenimiento de la cohesión social y de su habilidad para trabajar en la persecución de objetivos comunes. Supondría, tomando el ejemplo de una empresa, tener en cuenta las consecuencias sociales de la actividad de la misma en todos los niveles: los trabajadores (condiciones de trabajo, nivel salarial, etc.), los proveedores, los clientes, las comunidades locales y la sociedad en general. • Sostenibilidad ambiental: compatibilidad entre la actividad considerada y la preservación de la biodiversidad y de los ecosistemas, evitando la degradación de las funciones fuente y sumidero. Incluye un análisis de los impactos derivados de la actividad considerada en términos de flujos, consumo de recursos difícil o lentamente renovables, así como en términos de generación de residuos y emisiones. Este último pilar es necesario para que los otros dos sean estables. Con estas consideraciones, se puede concretar que el ámbito de aplicación de este proyecto es el desarrollo sostenible de un edificio dedicado a la actividad logística en el entorno de una plataforma logística, (P.L.A.Z.A), situada en Zaragoza (España), en el año 2012-2013, considerando las condiciones sociales, económicas y ambientales de este emplazamiento y esa fecha. Para ello, el proyecto contendrá varios estudios ambientales, cada uno con sus correspondientes costes, de manera que se realice la mejor interpretación posible en el ambiente sociocultural en que se sitúa la Plataforma Logística de Zaragoza, en el período comprendido entre los años 2012-2013. 2.3DIFERENCIAENTREDESARROLLOSOSTENIBLEYDESARROLLOVERDE El "desarrollo verde" generalmente es diferenciado del desarrollo sostenible en que el primero puede ser visto en el sentido de dar prioridad a lo que algunos pueden considerar "sostenibilidad ambiental" sobre la "sostenibilidad económica y cultural" que caracteriza al segundo. Sin embargo, el enfoque del "desarrollo verde" puede pretender objetivos a largo plazo inalcanzables. Por ello, en este proyecto se estudiará la sostenibilidad del edificio y no el desarrollo verde, ya que se analizarán conjuntamente los factores económicos, sociales y ambientales, y su relación entre ellos, planteando diferentes casos y tratando de obtener la solución más sostenible ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 8
Para determinar la puntuación en HADES se establece la posibilidad de alojar plantas autóctonas. Según la relación entre el área total de la parcela y el área destinada a plantas autóctonas, la puntuación será más o menos alta. Se proyecta una superficie de uso de plantas autóctonas del 25% de toda la ocupación, tanto en la zona común de acceso, como en la cubierta del edificio. La nave se sitúa en un entorno con características para el uso industrial, con la salvedad de que está delimitado en su cara norte por un parque muy extenso que favorece a la sostenibilidad del entorno. Este parque construido no hace mucho tiempo se sitúa a la altura del canal imperial de Aragón a su paso por la zona industrial, como se puede apreciar en la ilustración 10. Ilustración 10: Foto del polígono PLAZA delimitado por zona verde. Google 4.1.2 SISTEMAS DE RIEGO Para mejorar la eficiencia del edificio se diseña un sistema de recuperación de aguas pluviales mediante la instalación de un depósito de acumulación, consiguiendo así un porcentaje importante del consumo de agua de riego de forma gratuita. En general, la recuperación de agua pluvial consiste en filtrar el agua de lluvia captada en una superficie determinada, normalmente el tejado o azotea, y almacenarla en un depósito. Posteriormente el agua tratada se distribuye a través de un circuito hidráulico independiente de la red de agua potable. Mediante los cálculos realizados con EXCEL se determina la solución consistente en instalar un depósito para acumulación de aguas pluviales de 100 m3, como se comprueba en la Ilustración 11, considerando los datos pluviométricos del aeropuerto mes a mes. El método de cálculo para obtener la capacidad del depósito para el almacenamiento de aguas pluviales se puede comprobar en el ANEXO 4: CALCULO DE DEPÓSITO PARA ALMACENAMIENTO DE AGUAS PLUVIALES. Para la valoración de esta solución se realiza una comparativa mediante HADES entre un sistema con acumulación de aguas pluviales y otro sin acumulación. Ilustración 11: http://tiendaoceanis.com/blog/2011/10/depositos-de-agua-de-lluvia-por-grupooceanis/ ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 15
4.2ENERGIAYATMOSFERA El análisis de este criterio se basa en la búsqueda de los sistemas más eficientes para conseguir una disminución de las emisiones de CO2. Para ello, y mediante la herramienta HADES, se realiza una valoración de distintas medidas: EA1 Consumo de energía no renovable durante el uso del edificio. Demanda y eficiencia de los sistemas. EA2 Demanda de energía eléctrica en la fase de uso. EA3 Producción de energías renovables en la parcela EA4 Emisiones de sustancias foto-oxidantes por los procesos de combustión Para la evaluación de estos cuatro subcriterios, se realizará un estudio comparativo seleccionando distintas posibilidades de diseño de los factores que intervienen en este criterio. Las posibilidades son: 1. Cerramientos y vidrios: se seleccionan entre tres posibilidades con distinto espesor. 2. Iluminación de las salas: dos posibilidades cumpliendo el límite del VEEI o mejorándolo, siguiendo las especificaciones descritas en el C.T.E. H.E. 3. 3. Sistema de ACS: con las opciones de caldera eléctrica, caldera de combustible de biomasa o caldera de gasoil. 4. Calefacción: con caldera eléctrica, caldera de combustible de biomasa o caldera de gasoil. 5. Refrigeración: con planta enfriadora por compresor con recuperador de calor o bomba de calor a 2 tubos. 6. Aporte de energías renovables en el diseño del edificio: Fotovoltaica, termosolar y calderas de biomasa. 7. Sistemas de control para la reducción del consumo de energía renovable. 4.2.1 ANÁLISIS DE LA DEMANDA ENERGÉTICA (C.T.E. H.E.1) Y LIDER LIDER es la aplicación informática que permite cumplir con la opción general de verificación de la exigencia de Limitación de Demanda Energética establecida en el Documento Básico de Habitabilidad y Energía del Código Técnico de la Edificación (CTE-HE1) y está apoyada por el Ministerio de Vivienda y por el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDEA). Esta herramienta está diseñada para realizar la descripción geométrica, constructiva y operacional de los edificios, así como para llevar a cabo la mayor parte de los cálculos recogidos en el CTE-HE1 y para la impresión de la documentación administrativa pertinente, como se comprueba en la Ilustración 12. Ilustración 12: Ejemplo del formato obtenido con LIDER ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 16
Los resultados se obtienen siguiendo la metodología del CTE-HE 1 y ANEXO 5: CÁLCULO DE CERRAMIENTOS Y VIDRIOS DEL EDIFICIO. Cuando hablo de cerramientos considero todos los muros que necesitan aislante térmico para la protección térmica del edificio. Una vez definidos los distintos materiales, con su correspondiente espesor, transmitancia térmica, conductividad y calor específico se introducen los valores en el programa informático LIDER, software de referencia para el cumplimiento del CTE HE-1 mediante la opción general. El diseño del edificio que se muestra en el ANEXO PLANOS, se introduce mediante el formato DXF, sobre este programa y se dibuja el edificio, insertando todos cerramientos posibles, así como las características de los espacios del edificio. Ilustración 13: Diseño gráfico 3D del edificio mediante LIDER Se han definido 12 casos de estudio. En primer lugar se realiza el estudio para el acondicionamiento de calefacción y refrigeración para la zona del almacén. A la vez, se plantean tres situaciones para los cerramientos, desde el límite inferior del Código Técnico hasta uno superior a sus requisitos. Finalmente, se introducen valores de iluminación límite o más eficiente con la comprobación con el documento CTE HE-3. El conjunto de todas estas opciones da los 12 casos de estudio. Los resultados de estos estudios se encuentran en el ANEXO 6: CALCULOS LIDER y se resumen a continuación. Se estudian estas posibilidades porque son las necesarias para la introducción de los datos en el programa LIDER. CASO DE ESTUDIO %DEMANDA REFERENCIA PROPORCION CALEF REFRIG CALEFACC REFRIGERA CALEFACC REFRIGERA 1 CERRAM LIMITE CALEFACTADO ILUM LIMITE 95,7 88,4 91,2 8,8 2 CERRAM LIMITE NO CALEFACTADO ILUM LIMITE 95,5 91,9 89,2 10,8 3 CERRAM LIMITE CALEFACTADO ILUM EFICIENTE 95,5 91,9 89,2 10,8 4 CERRAM LIMITE NO CALEFACTADO ILUM EFICIENTE 82,7 88 80,6 19,4 5 CERRAM MEDIO CALEFACTADO ILUM LIMITE 83,9 82,7 85,4 14,6 6 CERRAM MEDIO NO CALEFACTADO ILUM LIMITE 93,1 99,8 88,3 11,3 7 CERRAM MEDIO CALEFACTADO ILUM EFICIENTE 92,9 99,6 88,5 11,5 8 CERRAM MEDIO NO CALEFACTADO ILUM EFICIENTE 80,3 98,3 79,2 20,8 9 CERRAM MAXIMO CALEFACTADO ILUM LIMITE 79,5 98,1 79,5 20,5 10 CERRAM MAXIMO NO CALEFACTADO ILUM LIMITE 80,6 97,6 79,2 20,8 11 CERRAM MAXIMO CALEFACTADO ILUM EFICIENTE 93,4 98,9 89,9 10,1 12 CERRAM MAXIMO NO CALEFACTADO ILUM EFICIENTE 79,5 98,1 79,5 20,5 ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 17
Ilustración 14 Resultados LIDER 4.2.2 NECESIDADES TÉRMICAS (R.I.T.E) Y AGUA CALIENTE SANITARIA (C.T.E. H.E.4) El cálculo de las necesidades térmicas se realiza mediante una hoja de cálculo Excel para cada estancia, obteniendo las necesidades de calor y frío para conseguir un confort térmico y un nivel de humedad óptimo. Conocidos los factores que intervienen, se procede a dar valores obteniendo finalmente la carga térmica de calefacción y de refrigeración. Los cálculos precisos de las necesidades térmicas se definen en el ANEXO 7: CALCULO DE NECESIDADES TÉRMICAS, obteniendo la distribución de potencias que serán necesarias instalar en las diferentes salas tanto para calefacción como para refrigeración. El sistema de agua caliente sanitaria se diseña considerando las necesidades del establecimiento, muy inferiores a la de un edificio de uso residencial. Siguiendo la normativa del RITE, en el ANEXO 8 ACS CLIMATIZACION se justifica la decisión de instalar dos calderas independientes para satisfacer la demanda de ACS; una en la zona de vestuarios y otra en la zona de oficinas. Se ha adoptado por esta decisión debido a la gran distancia que existe entre la sala de máquinas dónde estaría instalada la caldera hasta la zona de vestuarios, lo que provocaría unas pérdidas térmicas y de carga importantes. El abastecimiento de ACS será independiente por ser la demanda de ACS muy pequeña respecto a la de calefacción. El cálculo de la instalación de ACS con la contribución mínima de aporte solar se puede comprobar en el ANEXO 9: NECESIDADES DE AGUA CALIENTE SANITARIA siguiendo los requisitos técnicos CTE: H.E. 4. La contribución solar se basa en los valores de la temperatura del agua de red mes a mes, la demanda y la radiación solar, para así obtener el aporte y la cobertura, como se comprueba en las Ilustraciones 15 y 16. Para el circuito de la zona de vestuarios se obtiene este sistema con un captador solar de 2,7 m2 de superficie útil. ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 18
Ilustración 15: % Cubierto cada mes A.C.S caldera 1 La cobertura media anual obtenida debe ser del 70% para calderas eléctricas (trabajando mediante el efecto Joule y del 60% para otro tipo de calderas). Por tanto, se cumple el requisito del C.T.E. Ilustración 16: Cobertura mensual A.C.S. caldera 1 Para el circuito de la zona de vestuarios se realizará un circuito independiente, con otra caldera y otro captador solar de 2,02 m2 de superficie útil de captación, obteniendo de la misma forma la demanda y la producción solar, como se comprueba en las Ilustraciones 17 y 18. Ilustración 17: Cobertura mensual A.C.S caldera 2 La cobertura solar se comprueba mes a mes de igual forma que para la zona de oficinas: 0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 600,00 700,00 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre DemandaACS Producciónsolar 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Cobertura Cobertura 0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre DemandaACS Producciónsolar ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 19
Ilustración 18: Cobertura A.C.S. caldera 2 4.2.3 NECESIDADES DE ALUMBRADO (CTE HE 3) Las necesidades de iluminación para cada sala de la nave industrial vienen determinadas en el CTE HE-3, donde se justifica la obtención de unos valores mínimos de luminancia, teniendo en cuenta a la vez la reducción de consumo eléctrico. Para ello, se diseñan dos soluciones técnicas: la primera con tubos fluorescente TL5, que se ajustará al límite del CTE, y otra con lámparas LED que resultarán más eficientes y reducirán las emisiones de CO2. El diseño de estos sistemas de iluminación y la obtención de los parámetros lumínicos exigidos en el CTE HE 3 se calculan con la herramienta de diseño DIALUX, soporte informático que permite el análisis lumínico de cualquier luminaria en cualquier espacio de trabajo, obteniendo como resultado la VEEI, la luminancia media, así como la máxima y la mínima y están resueltos en el ANEXO 10: CALCULO DE NECESIDADES DE ALUMBRADO. Ilustración 19: Diseño de cálculo lumínico del almacén mediante DIALUX En nuestro caso, se distinguirán los espacios a estudiar que se indican en la tabla, considerando los límites que establece el C.T.E H.E. 3 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 Cobertura Cobertura ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 20
ZONA O ESPACIO A ESTUDIAR VEEI limite Lúmenes necesarios Oficinas 3,5 500 Escaleras 4,5 150 Zonas comunes 4,5 200 Almacén 5 200 Entrada principal 10 700 Ilustración 20 Valores límite lumínicos establecidos en C.T.E H.E. 3 4.2.4. DISEÑO DE SISTEMAS DE CALEFACCIÓN Y REFRIGERACION (CALENER G.T.) RITE Una vez conocido el estudio de cargas térmicas realizado y obtenidas las necesidades para cada espacio del edificio, se analizan los distintos tipos de sistemas de distribución del fluido caloportador para calefacción y climatización. Los distintos casos de estudio que se plantean serán con sistema secundario de circulación con agua, tanto para calefacción como para refrigeración, lo que permite realizar una comparativa respecto a un sistema de distribución del calor y del frío sin que el resultado se vea influenciado por las características del propio fluido. Para calefacción y ACS se estudian calderas eléctrica, biomasa y gasoil, mediante la circulación de agua como fluido de calentamiento. Se comprueba que las de biomasa son las más eficientes, llegando incluso a obtener una etiqueta energética de grado A, mientras que la eléctrica resulta peor para sistemas de gran superficie debido a la gran cantidad de energía primaria necesaria para cubrir las necesidades demandadas. La caldera de gasoil también es muy poco eficiente; y las calificaciones energéticas son muy bajas. Los sistemas de refrigeración que se estudian son mediante bomba de calor a dos tubos y mediante compresor eléctrico con recuperador de calor, con agua como fluido caloportador, de la misma forma que para calefacción. ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 21
Los datos obtenidos para cada zona se introducen en el programa informático Calener Gran Terciario (GT), de libre acceso a través la plataforma web del Ministerio de Industria. ANEXO 11: CARACTERÍSTICAS PROGRAMA INFORMÁTICO CALENER GRAN TERCIARIO. En la Ilustración 21 se muestra el formato final de la portada que genera el programa CALENER GRAN TERCIARIO. Ilustración 21: Formato final de la portada de Calener G,T, El esquema de conexión de los circuitos hidráulicos está modelado conforme a la Ilustración 22, en la que se observan los dos circuitos hidráulicos para ACS -en color amarillo Se realizará la comparativa entre las opciones de calderas de biomasa, gasoil y eléctrica. El esquema del circuito de agua caliente se representa mediante el circuito hidráulico rojo en el que se seleccionan calderas de biomasa, gasoil y eléctrica. El esquema de circuito de agua fría para climatización se selecciona entre una planta enfriadora con compresor y recuperador de calor o mediante una bomba de calor con circuito a 2 tubos. Los sistemas estudiados en Calener Gran Terciario corresponden en cada cada caso LIDER a la comparación entre sistemas. ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 22
Ilustración 22: Ejemplo de sistemas Calener G.T. 4.2.5 OFERTA RENOVABLE Se realiza el estudio de la incorporación de sistemas de generación energética mediante sistemas renovables. En primer lugar, la producción de ACS se estudia de dos modos: el primero aportando el 70% de la demanda, tal y como el CTE HE 4 exige como mínimo, y el segundo, aportando mayor cobertura que la exigida por el CTE (hasta el 85%). Respecto a la energía solar fotovoltaica, según el CTE HE 5, no es exigible la instalación de placas solares para generación eléctrica (fotovoltaica); por ello, se modela el edificio sin y con placas. Se estudia la generación con 98000 kwh/año. Se seleccionan placas solares de 310Wp. Los cálculos se pueden comprobar en el ANEXO 12: CÁLCULO DE PLACAS SOLARES FOTOVOLTAICAS SOBRE LA CUBIERTA Ilustración 23: Elección de sistemas renovables en Calener G.T. ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 23
La incorporación de sistemas renovables tiene como consecuencia una eficiencia mayor y un ahorro muy considerable en emisiones de CO2. . En la tabla de resultados Calener G.T se puede comprobar la energía primaria, final y emisiones de CO2 para cada sistema estudiado. Como ejemplo de cálculo comparativo en la siguiente tabla se comprueba que para todos casos en los cuales se instala más cantidad de energía renovable, tanto las energía primaria, como la final como de CO2, son menores que un sistema de energía renovable limitado al C.T.E. Finalmente, mediante el análisis de estudio de estos parámetros doce resultados que provienen de la combinación de estos tres parámetros siendo, el uso de energías renovables(dos posibilidades), tipo de caldera para agua caliente y calefacción (tres tipos) y el tipo de refrigeración (dos tipos). Por este motivo se obtienen ciento cuarenta y cuatro resultados en Calener Gran Terciario. CERRAMIENTO MÁXIMO NO CALEFACTADO ILUMINACIÓN EFICIENTE ENERGÍAPRIMARIA(Mwh/año) ENERGIA FINAL(Mwh/año) EMISIONES CO2(TM/año)LETRAENERGETICA 11.355.090,90 1.128.166,90 91.873,80 A 21.386.316,80 1.067.162,80 129.214,60 C 31.949.365,90 748.892,00 486.030,90 G 42.189.866,80 841.285,70 545.994,40 G 51.124.576,60 847.570,40 292.808,40 E 61.305.179,90 916.971,60 337.838,30 F 71.313.390,80 1.086.599,10 91.840,80 A 81.344.597,60 1.025.595,00 129.176,80 C 91.865.363,30 716.684,50 465.086,80 G 102.049.969,10 787.606,60 511.114,10 G 111.124.576,60 847.570,40 292.808,40 E 121.305.179,90 916.971,60 337.838,30 F 4.2.6 ELECCION DE SISTEMAS DE CONTROL La elección de sistemas de control supone un factor importante en el consumo de energía. En Calener G.T. se han seleccionado los sistemas de control que se exigen en la reglamentación. Para iluminación, según el CTE HE-3 CTE HE 3, se deben colocan detectores para control de la iluminación, en función de la iluminación natural que recibe cada sala, como se puede ver en el esquema de la zona de almacén, como se comprueba en la Ilustración 24. Ilustración 24: Elección de sistemas de control iluminación Calener G.T. ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 24
El sistema de reciclaje de la ciudad de Zaragoza tiene cuatro modelos: Tras el procesado de los resultados se ha obtenido que los modelos implantados de recogida selectiva son cuatro, con las siguientes características: • MODELO 1: separación en cuatro fracciones: papel-cartón, vidrio, envases ligeros y restos. Depósito a nivel de acera de restos y en área de aportación los materiales específicos (papelcartón, vidrio, envases ligeros). • MODELO 2: separación en cuatro fracciones: papel-cartón, vidrio, envases y restos. Depósito a nivel de acera de restos y envases y en área de aportación papel-cartón y vidrio. • MODELO 3: separación en cuatro fracciones: papel-cartón, vidrio, materia orgánica y restos. Depósito a nivel de acera de restos y materia orgánica y en área de aportación papel-cartón y vidrio. • MODELO 4: separación en cinco fracciones: papel-cartón, vidrio, envases, materia orgánica y restos. Depósito a nivel de acera de restos y materia orgánica y en área de aportación papelcartón, vidrio y envases. http://www.conama9.org/conama9/download/files/CTs/2564_AGallardo.pdf Las características físicas del vidrio se han estudiado mediante el programa de cálculo Guardian Configurator http://www.eu.en.sunguardglass.com/SunguardProducts/GlassConfigurator/, obteniendo los distintos tipos de cristales con sus diferentes características. Ilustración 34: Cálculo de vidrios en edificio industrial 4.4.CALIDADDELAMBIENTEINTERIOR La calidad del ambiente interior de cada sala es un factor decisivo para la sostenibilidad del edificio, ya que se consideran de suma importancia unas condiciones de confort y habitabilidad óptimas para la correcta realización de las tareas en el lugar de trabajo. Para trabajar en unas condiciones óptimas es necesario realizar un examen exhaustivo de los parámetros que influyen para obtener la calidad. 4.4.1 CALIDAD ACÚSTICA En la fase del diseño del edificio, uno de los aspectos a tener en cuenta es la Calidad Acústica, es decir, la percepción acústica que experimentarán las personas que ocupen el ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 31
establecimiento como consecuencia del sonido generado por las actividades que se desarrollan tanto en el interior como en el exterior CONDICIONES DE CONFORT ACÚSTICO Unas condiciones de confort acústico requieren el cumplimiento del Código Técnico H.R, mostrado en el ANEXO 16 C.T.E. H.R. El cumplimiento de este Código requiere no sobrepasar unos valores de sonoridad medidos en decibelios. En primer lugar se obtiene información del mapa de ruido el valor del índice de ruido del día, que se considera entre 55 y 60 decibelios, como se comprueba en el ANEXO 3:MAPA DE RUIDO AYUNTAMIENTO DE ZARAGOZA, y en la Ilustración 35. Se considera el valor del índice de ruido diario, porque lo exige así el reglamento y además supone también en nuestro caso el valor más desfavorable. Ilustración 35: Mapa de ruido en Polígono Plaza. Aeropuerto de Zaragoza En segundo lugar se debe realizar la zonificación del edificio y considerarlos los espacios diferenciándolo por usos. Se establecen tres usos para el edificio: 1. Zona de oficinas, que se considera un recinto protegido y es en estos espacios donde se necesitan las mayores restricciones acústicas, estudiando las fachadas y cubiertas por un lado, la zona de medianera por otro, y la zona colindante entre el forjado de oficinas y sala de máquinas por otro lado. 2: Zona de almacén logístico, que se considera como un recinto ruidoso, el cual sobrepasará los 80 decibelios, y por tanto, no resulta obligatorio el cumplimiento del H.R. 3: Zona o recinto de actividad. Esta estancia es la sala de máquinas y se diseñará el aislamiento acústico para evitar el paso de ruido a través de estos muros. Finalmente, aplicando la opción simplificada del C.T.E. H.R. se obtiene el cumplimiento del C.T.E. H.R. El cálculo y comprobación de este cumplimiento se puede comprobar en el ANEXO 14: CUMPLIMIENTO DEL CÓDIGO TÉCNICO H.R. PROTECCIÓN DEL EDIFICIO FRENTE A RUIDOS EXTERIORES Con el mapa de ruido obtenido por Internet de datos del Aeropuerto de Zaragoza, elaborado por AENA, se pueden distinguir tres niveles acústicos para el edificio de estudio. El Polígono PLAZA es una zona expuesta al paso de aviones y, según este mapa acústico se establecen tres niveles de acústica, en horario de mañana, tarde y noche. Para este análisis, se estudian aquellos horarios en los cuales se produce mayor cantidad de sonido exterior. En el horario de 8 a 14 horas el límite acústico máximo es de 55-60 decibelios y por tanto, el edificio deberá cumplir los límites exigidos por el reglamento. ESTUDIO DEL TRÁFICO AÉREO EN EL POLÍGONO P.L.A.Z.A. Para la realización de este estudio, así como para cumplir los requisitos del CTE HR, se selecciona la situación más desfavorable, que es en el horario matinal, en el cual el nivel de inmisión debido al paso de aviones, tráfico y otros motivos causantes de ruido, es máximo. 4.4.2 CALIDAD TÉRMICA E HIGROSCÓPICA Mediante los cálculos realizados con la herramienta CALENER GT, se han introducido los datos para controlar la temperatura de cada espacio de forma óptima y conseguir un confort térmico acorde para la necesidad del lugar, tanto en su temperatura como su humedad. ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 32
4.4.3 CALIDAD LUMÍNICA Se han estudiado dos sistemas de iluminación mediante el programa Dialux, uno más eficiente que el otro, aunque la calidad lumínica de los espacios iluminados resulta óptima en ambos casos, tomando como referencia los valores establecidos por el CTE HE3. 4.5ASPECTOSSOCIALESYECONOMICOS Otro objetivo de HADES es promover un diseño sostenible que no implique un incremento en el coste de construcción con respecto a un edificio convencional. El diseño sostenible permite obtener beneficios económicos y sociales a la vez que consigue reducir los impactos ambientales. Estos beneficios suponen una clara reducción de los costes finales de un edificio sostenible a lo largo de su vida útil. Sin embargo la idea generalizada entre promotores, constructores y usuarios, es que este tipo de edificios son más caros. La experiencia está demostrando, no obstante, que ni siquiera la construcción del edificio tiene por qué suponer un coste superior al de la construcción de un edificio estándar. El coste de la incorporación de medidas sostenibles dependerá de un amplio abanico de factores (emplazamiento, orientación, medidas bioclimáticas, clima local, etc.). En general, estos tienen una influencia muy pequeña en el coste de construcción total final y pueden, sin embargo suponer una mejora sustancial en el comportamiento ambiental del edificio. El simple hecho de tener el edificio orientado hacia el sur favorecerá la mayor colocación de placas solares fotovoltaicas generando mayor cantidad de electricidad y reduciendo los gastos anuales de electricidad. La evaluación del edificio a través de este criterio se establece por medio del Coste de Construcción por m2 de superficie construida (CCI). Este valor corresponde al Precio de Ejecución Material de la Edificación por m2 construido, que por tanto no comprende beneficio industrial ni gastos generales, pero sí los costes indirectos de las diferentes partidas. Se va a considerar que el precio de ejecución del material se prevé igual al precio medio de mercado, obteniendo los distintos precios de esta ejecución a través de catálogos de distintos proveedores de los materiales necesarios para su ejecución obtenidos por marcas españolas o europeas y resaltando específicamente el año de compra, 2013, debido a las constantes fluctuaciones del mercado. Los precios de construcción que se estudian son: coste de cerramientos, marcos y vidrios de cada material, coste de calderas, coste de plantas enfriadoras, costes de sistemas de riego, sistemas de iluminación, sistemas de energía renovable posible a instalar. Es decir, todos los costes asociados con la sostenibilidad y eficiencia del edificio. El resto de sistemas utilizados en nuestro edificio no entran en el análisis porque no van a influir en las medidas de aplicación que se buscan, que es el encontrar un edificio lo más sostenible posible. 4.6RESULTADOSMEDIANTELAHERRAMIENTAHADES El resultado de los sistemas HADES se puede comprobar en el ANEXO 15: RESULTADOS HADES. Se van a realizar sesenta y cuatro casos de estudio, combinando las siguientes características de los criterios que se han estudiado y obtenido: CRITERIO 1: PLANTAS AUTÓCTONAS. Se ha realizado un estudio de la influencia entre considerar una zona ajardinada en la cubierta y contornos nave, posibilitando a la parcela de disponer del 30% del área ocupada mediante plantas autóctonas, y zona ajardinada solamente en el exterior de la nave, resultando una superficie verde menor al 25% de la superficie total de la parcela. ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 33
CRITERIO 2: CONSUMO DE ENERGÍA NO RENOVABLE DURANTE EL USO DEL EDIFICIO. DEMANDA Y EFICIENCIA DE LOS SISTEMAS. Se realiza un análisis cualitativo de los resultados obtenidos en Calener G.T. y en base a esto se seleccionan las posibles medidas de selección de este criterio. Con los sistemas estudiados en Calener Gran Terciario y ateniéndonos a las calificaciones energéticas obtenidas vamos a realizar el análisis de los sistemas en función de su etiqueta: Calificación A Calificación D Calificación peor de E. Es necesario concretar que la elección de estas tres posibilidades no se ha elegido para obtener sólo estas tres calificaciones. Esta selección está relacionada con el conjunto de las medidas seleccionadas, obteniendo para sistemas de biomasa una letra A o B, muy eficiente, para sistemas de calefacción por gasoil una letra C, D, y una letra peor que E para los sistemas de caldera eléctrica. CRITERIO 3: DEMANDA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA EN LA FASE DE USO. El criterio valora el ahorro de energía estimado por el uso de sistemas y equipos eficientes para la iluminación, y el ahorro correspondiente al uso de un ascensor eficiente en comparación con otro que no lo es. Para ello, se estudia un primer caso con sistemas de iluminación eficientes con LED para salas y zonas comunes y la instalación de un ascensor eficiente, y un segundo caso con sistemas de iluminación que cumplen el límite del reglamento y no son tan eficientes y un ascensor convencional. CRITERIO 4: EMISIONES FOTO-OXIDANTES POR LOS PROCESOS DE COMBUSTIÓN El modo de conseguir los objetivos de este criterio pasa por la instalación de calderas que generen baja emisión de NOx en la fase de uso del edificio. Se puede dividir este criterio en tres posibilidades dependiendo de las calderas elegidas para satisfacer las demandas de A.C.S y calefacción. La caldera eléctrica no realiza proceso de combustión, y por tanto, la cantidad de NOX será inferior a 30 mg/Kwh. Las calderas de biomasa y gasoil sí realizan proceso de combustión y según las especificaciones de los catálogos (ver ANEXO), tanto las calderas de gasoil como biomasa emiten una cantidad de NOX inferior a 70 mg/KWh. Por ello se considera el criterio más desfavorable posible, que va a ser un rango de NOX entre 60 y 70 mg/Kwh. CRITERIO 5: CONSUMO DE AGUA POTABLE Este criterio de aplicación no se muestra fundamental para el resultado final de la sostenibilidad del edificio, dado que éste va a ser destinado a oficinas y almacén, no aportando un gran consumo de agua potable en los grifos e inodoros. Por ello, se seleccionará la opción más sostenible para evitar el mayor despilfarro posible de agua. CRITERIO 6: RECUPERACIÓN Y REUTILIZACIÓN DE AGUAS PLUVIALES Actualmente el agua pluvial es utilizada para actuaciones que podrían satisfacerse con aguas de calidad inferior, por ejemplo se usa la misma agua para el riego de zonas verdes o el uso de los inodoros. Por ello, se realiza dos estudios de aplicación para este criterio, uno con sistema de recuperación de aguas pluviales, y otro sin este sistema. CRITERIO 7: IMPACTO DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN. REUTILIZACIÓN Y USO DE MATERIALES RECICLADOS. Este criterio tiene como objetivo el reducir los impactos asociados a la producción de los materiales de construcción mediante la elección de materiales con bajos impactos durante su proceso de extracción y transformación así como mediante el uso de materiales reutilizados y/o reciclados. Para ello, establecemos dos aplicaciones de criterios, la primera, considerando que el edificio es construido con materiales que contienen más del 20% de materiales reciclados, y ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 34
un segundo caso, en el cual se considera este factor y la posibilidad de aumentar la vida útil del edificio a más de 75 años. CRITERIO 8: DESMONTAJE, REUTILIZACIÓN Y RECICLADO AL FINAL DE LA VIDA DEL EDIFICIO En el sector de la construcción, la reutilización consiste en el aprovechamiento de materiales o elementos de construcción que se encuentran al final del ciclo de vida de un edificio, para ser utilizados en una nueva construcción (o en la rehabilitación de otro edificio). La reutilización se diferencia del reciclaje en que, al contrario que éste, el material reutilizado no sufre ninguna transformación antes de ser nuevamente puesto en obra, únicamente el traslado. De este modo, la reutilización de materiales es una prioridad en la construcción sostenible. Por ello, realizaremos el análisis del criterio basándonos en los usos de materiales que intervienen. En este caso se considera que los materiales instalados tienen un uso de sistemas constructivos en seco, y el uso de elementos prefabricados mejora la eficiencia del sistema. CRITERIO 9: EFICIENCIA DE LA VENTILACION LAS ÁREAS DE VENTILACIÓN NATURAL En una nave industrial destinada al uso logístico se considera que la ventilación natural no juega un papel decisivo en su análisis de sostenibilidad. Por ello, se considera el cumplimiento del C.T.E. H.S. CRITERIO 10: ILUMINACIÓN NATURAL El diseño de las ventanas y zonas de entrada de luz natural juega un papel importante, tanto sus propiedades físicas, como la ratio superficie ventana, superficie de las estancias, además de considerar relevante las sombras que podría producir un edificio situado en la proximidad de nuestra parcela. Se seleccionan los valores obtenidos en el cálculo de diseño de vidrios y diseño del edificio. Los vidrios poseerán una trasmitancia mayor de 0,7, las distancias con edificios colindantes que arrojen sombras a la fachada sur es superior a 1,5x H. CRITERIO 11: COSTE DE CONSTRUCCIÓN Promover un diseño sostenible que no implique un incremento en el coste de construcción sobre el de un edificio convencional. La evaluación del edificio a través de este criterio se establece por medio del Coste de Construcción por m2 de superficie construida (CCI). Se considera que el precio de los materiales se ajusta al precio actual de mercado. La combinación global de todos estos factores establece 64 casos de estudio, cada uno con su puntuación, en la cual –con ayuda de la ilustración se comprueba cual es el edificio más sostenible de los estudiados. ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 35
Ilustración 36: Puntuación HADES: EXCEL Los sistemas que presentan mayor cantidad de plantas autóctonas, mejor etiqueta energética, sistemas eficientes de iluminación, calderas de biomasa y mayor uso de energía renovable, uso de materiales con mayor vida útil, sistemas de riego mediante la acumulación de aguas pluviales presentan un mejor resultado de sostenibilidad, que en cambio los sistemas sin depósito de acumulación pluvial, iluminación poco eficiente, pequeña durabilidad de los materiales de uso, etc. Esto supone una búsqueda de un sistema para el diseño de nuestro edificio con una letra lo más cercana a 5, que es el sistema más sostenible posible. Esta búsqueda, qué según los datos obtenidos mediante la herramienta elaborada debe ser contrastada con los estudios económicos estudiados en siguiente capítulo. 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 1 3 5 7 9 111315171921232527293133353739414345474951535557596163 PuntuaciónHADES PuntuaciónHADES ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 36
5.ANÁLISISECONÓMICO El análisis económico trata diferentes aspectos, ya que tan importante es la inversión inicial para su ejecución, como los costes anuales que derivarán de haber realizado una instalación u otra. Para ello, en primer lugar se obtienen los costes de las soluciones constructivas adoptadas, considerando en estas el cálculo de los cerramientos y vidrios. Se obtiene también el coste de las instalaciones que intervendrán en el edificio, como calderas, bombas, plantas enfriadoras, iluminación, etc. En segundo lugar se realiza un cálculo aproximado del coste anual por consumo que supone cada instalación, considerando el precio de la energía actual y considerando un incremento aproximado anual del 5%, con una tasa de interés del 10%. Se especifica aproximado porque tanto el precio de la energía, como su variación anual así como la tasa de interés están en continua fluctuación. Para ambos casos se comparará cada caso con un edificio de referencia tipo y básico obteniendo así conclusiones acerca del sistema adoptado. El edificio base con los costes constructivos sin consideración de equipos de instalaciones es de 352.499,017 €, y para este valor calcula el PAYBACK de la inversión. Se realiza un análisis - eficiencia coste realizando gráficas para su interpretación, relacionando el coste total de la inversión con el coste anual que suponen las instalaciones del edificio. 5.1COSTEDELASSOLUCIONESCONSTRUCTIVAS Según los sistemas de cerramientos estudiados, límite, medio y máximo se obtienen los precios de su construcción, tanto de cerramientos como de vidrios. Se puede comprobar el desglose en el ANEXO 16: COSTES DE LAS SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS Límite: 352.499,017 € Medio: 414.748,453 € Máximo: 432.053,255 € 5.2COSTEDELASINSTALACIONES Según las instalaciones estudiadas, para satisfacer las necesidades del edificio, se obtienen los precios de materiales necesarios. Se puede comprobar el desglose en el ANEXO 17: COSTES DE LAS INSTALACIONES Calderas: Calderas A.C.S biomasa: 6.162,7 € Calderas A.C.S. gasoil: 2.430 € Calderas A.C.S eléctrica: 2.974 € Calderas calefacción biomasa almacén calefactado: 32.971 € Calderas calefacción biomasa almacén no calefactado: 31.840 € Calderas calefacción gasoil almacén calefactado: 7.224 € Calderas calefacción gasoil almacén no calefactado: 6.280 € Calderas calefacción eléctrica almacén calefactado: 6.511 € Calderas calefacción eléctrica almacén no calefactado: 6.156 € Planta de refrigeración con compresor eléctrico con recuperador de calor y planta de refrigeración mediante bomba de calor a dos tubos Compresor eléctrico almacén calefactado: 60197 € Compresor eléctrico almacén no calefactado: 57926 € Bomba de calor 2 tubos almacén calefactado: 70008 € Bomba de calor 2 tubos almacén no calefactado: 58027 € ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 37
Energías renovables: Captadores solares para ACS límite del C.T.E. H.E. 4: 5444€ Captadores solares para ACS límite del C.T.E. H.E. 4: 16332 € Placas solares fotovoltaicas: 147300 € Sistemas de iluminación: Sistemas eficientes: 139900 € Sistemas iluminación convencional: 57248 € Depósito de recuperador de aguas pluviales: 4679 € 5.3COSTEDELOSCONSUMOSENERGÉTICOS Mediante los resultados obtenidos en Calener G.T. de energía final de los sistemas, obtenemos la energía final necesaria para cada subsistema de instalación y considerando el precio de cada energía utilizada, el incremento anual de la energía y la tasa de interés y el coste de mantenimiento se obtiene el coste anual que supone mantener cada instalación. Para cada sistema estudiado en Calener obtenemos el coste anual que supone cada instalación por separado y mediante la suma de todas ellas se obtiene el coste anual. Se puede comprobar una gráfica representativa de cada una de las instalaciones estudiadas. El cálculo de cada edificio tipo se puede comprobar en el ANEXO 18: CALCULO DE COSTE ANUAL. REFRIG ENERGÍAFINALREFRIG TOTAL(Kwh/año)ENERGIAREFRIGELECTRIC(kwh/año)COSTEREFRIGELECT(€) 173.141,90073.141,9004.971,455 2138.600,900138.600,9009.420,703 373.141,90073.141,9004.971,455 4138.600,900138.600,9009.420,703 573.141,90073.141,9004.971,455 6138.600,900138.600,9009.420,703 773.141,90073.141,9004.971,455 8138.600,900138.600,9009.420,703 973.141,90073.141,9004.971,455 10138.600,900138.600,9009.420,703 1173.141,90073.141,9004.971,455 12138.600,900138.600,9009.420,703 BOMBAS ENERGÍAFINALBOMBAS TOTAL(Kwh/año)ENERGIABOMBELECTRIC(kwh/año)COSTEBOMBASELECT(€) 12.128,8002.128,800144,695 22.063,6002.063,600140,263 32.128,8002.128,800144,695 42.063,6002.063,600140,263 52.128,8002.128,800144,695 62.063,6002.063,600140,263 72.128,8002.128,800144,695 82.063,6002.063,600140,263 92.128,8002.128,800144,695 102.063,6002.063,600140,263 112.128,8002.128,800144,695 122.063,6002.063,600140,263 ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 38
VENTIL ENERGÍAFINALVENTI TOTAL(Kwh/año)ENERGIAVENTELECTRIC(kwh/año)COSTEVENTILELECT(€) 124.128,40024.128,4001640,007 224.128,40024.128,4001640,007 324.128,40024.128,4001640,007 424.128,40024.128,4001640,007 524.128,40024.128,4001640,007 624.128,40024.128,4001640,007 724.128,40024.128,4001640,007 824.128,40024.128,4001640,007 924.128,40024.128,4001640,007 1024.128,40024.128,4001640,007 1124.128,40024.128,4001640,007 1224.128,40024.128,4001640,007 ILUMINAC ENERGÍAFINALILUM TOTAL(Kwh/año)ENERGIAILUMELECTRIC(kwh/año)COSTEILUMELECT(€) 139.967,30039.967,3002.716,577 239.967,30039.967,3002.716,577 339.967,30039.967,3002.716,577 439.967,30039.967,3002.716,577 539.967,30039.967,3002.716,577 639.967,30039.967,3002.716,577 739.967,30039.967,3002.716,577 839.967,30039.967,3002.716,577 939.967,30039.967,3002.716,577 1039.967,30039.967,3002.716,577 1139.967,30039.967,3002.716,577 1239.967,30039.967,300 2.716,577 ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 39
ACS ENERGÍAFINALACS TOTAL(Kwh/año)ENERGIAACSELECTRIC(Kwh/año)COSTEACSELECT(€) ENERGIAACS B/G/(Kwh/año)COSTEACSBIO/GASOIL(€)COSTEACS(€) 10,0000,0000,000110.873,7006.098,0546.098,054 20,0000,0000,000110.873,7006.098,0546.098,054 364.414,90064.414,9004.378,2810,0000,0004.378,281 464.414,90064.414,9004.378,2810,0000,0004.378,281 50,0000,0000,000110.873,70011.087,37011.087,370 60,0000,0000,000110.873,70011.087,37011.087,370 70,0000,0000,00041.577,6002.286,7682.286,768 80,0000,0000,00041.577,6002.286,7682.286,768 932.207,60032.207,6002.189,1510,0000,0002.189,151 1032.207,60032.207,6002.189,1510,0000,0002.189,151 110,0000,0000,00041.577,6004.157,7604.157,760 120,0000,0000,00041.577,6004.157,7604.157,760 CALEF ENERGÍAFINALCALEF TOTAL(Kwh/año) ENERGIACALEF ELECTRIC(kwh/año) COSTECALEF ELECT(€) ENERGIACALEF B/G/(Kwh/año) COSTECALEFBIO/GASOIL (€) COSTECALEF (€) 1905.139,0001.670,000 113,510 903.469,000 61.408,788 61.522,298 2905.139,0001.670,000 113,510 903.469,000 61.408,788 61.522,298 3550.551,000550.551,000 37.420,951 0,000 0,000 37.420,951 4550.551,000550.551,000 37.420,951 0,000 0,000 37.420,951 5629.075,6001.503,300 102,179 627.572,000 42.656,069 42.758,248 6629.075,6001.503,300 102,179 627.572,000 42.656,069 42.758,248 7905.139,0001.670,000 113,510 903.469,000 61.408,788 61.522,298 8905.139,0001.670,000 113,510 903.469,000 61.408,788 61.522,298 9550.551,000550.551,000 37.420,951 0,000 0,000 37.420,951 10550.551,000550.551,000 37.420,951 0,000 0,000 37.420,951 11629.075,6001.503,300 102,179 627.572,000 42.656,069 42.758,248 12629.075,6001.503,300 102,179 627.572,000 42.656,069 42.758,248 ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 40
Ilustración 46: Emisiones CO2: Almacén No Calefactado 0,00 200.000,00 400.000,00 600.000,00 800.000,00 2.1 2.3 2.5 2.7 2.9 2.11 4.1 4.3 4.5 4.7 4.9 4.11 10.1 10.3 10.5 10.7 10.9 10.11 12.1 12.3 12.5 12.7 12.9 12.11 6.1 6.3 6.5 6.7 6.9 6.11 8.1 8.3 8.5 8.7 8.9 8.11 Series2 Series1 ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 47
GRAFICA 4 EMISIONES CO2 - PUNTUACIÓN HADES Se realiza el estudio de un edificio con cerramiento límite para los casos de iluminación eficiente e iluminación límite y se muestra la comparativa de los casos de selección. Ilustración 47: Emisiones CO2Puntuación HADES Mediante esta gráfica se demuestra la importancia de los criterios energéticos que tiene esta herramienta, considerando muy importante la etiqueta energética que posee el edificio, ya que todos los sistemas de biomasa acompañados con placas solares se sitúan en la margen derecha, obteniendo las mejores puntuaciones. Se produce un gran aumento de las emisiones en la zona media, referidos a sistemas con sistemas de calderas eléctricas, en los cuales se demuestra que, a pesar de generar más cantidad de emisiones de CO2, Hades también considera las emisiones de NOx, considerándolo las sustancias foto oxidantes un criterio muy importante, ya que implica la degradación más rápidamente que el CO2. 0,00 200.000,00 400.000,00 600.000,00 800.000,00 0,98 0,99 1,05 1,06 1,06 1,06 1,11 1,11 1,12 1,12 1,47 1,48 1,54 1,55 1,62 1,63 1,88 1,89 1,91 1,92 2,28 2,29 2,31 2,32 ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 48
GRAFICA 5 COSTES ENERGETICOS ANUALES - PUNTUACION HADES Ilustración 48: Costes Anuales EnergéticosPuntuación HADES Mediante esta gráfica se pretende buscar una relación entre la puntuación obtenida en Hades y los costes energéticos que se producen año a año. Se observa que para un sistema con una alta puntuación como son para sistemas eficientes de iluminación, calderas de biomasa, instalación de placas solares, sistemas de riego, etc se produce mucho menor coste energético anual. En cambio, los sistemas de calderas eléctricas que generan una mayor cantidad de costes que los sistemas de gasoil, poseen una mayor puntuación en HADES, derivados de la mayor cantidad de posibilidades introducidas mediante este sistema, como por ejemplo la producción de NOx, que el programa informático Calener G.T. no contempla. 0,00 20.000,00 40.000,00 60.000,00 80.000,00 100.000,00 120.000,00 140.000,00 160.000,00 0,98 0,99 1,05 1,06 1,06 1,06 1,11 1,11 1,12 1,12 1,47 1,48 1,54 1,55 1,62 1,63 1,88 1,89 1,91 1,92 2,28 2,29 2,31 2,32 COSTESANUALESENÉRGETICOS ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 49
6.CONCLUSIONES 6.1CONCLUSIONESDEEFICIENCIAENERGÉTICA a) Cerramientos: Aumentar el espesor en los sistemas de cerramientos, mejorando el límite establecido por el Código Técnico H.E. 1 para el coeficiente de conductividad térmica de estos no aporta prácticamente mejoras en cuanto a la reducción de emisiones contaminantes ni del consumo energético; por tanto, como conclusión se puede decir que el Código Técnico de la Edificación establece valores límite adecuados para un correcto equilibrio entre bienestar térmico y las características de la envolvente del edificio. b) Sistema de iluminación: más eficiente que el que exige el Código Técnico H.E.3 ayuda a una reducción de los niveles de contaminación y de los consumos energéticos. Es más eficiente la instalación de un sistema LED que otro convencional. Desde este punto de vista se puede decir que una reducción de los valores límite del V.E.E.I. favorecería una mayor eficiencia en los sistemas de iluminación. c) Sistemas de calefacción y agua caliente sanitaria: la opción más sostenible es la instalación de calderas de biomasa, con las que se obtiene la etiqueta energética más eficiente (letra A), con emisiones inferiores a sistemas de calderas eléctricas o de gasoil, (1.179 Kg CO2 frente a los 441.836 Kg que emite una caldera eléctrica) d) Sistemas de refrigeración: se considera como sistema más sostenible la planta enfriadora con compresor eléctrico y recuperador de calor, ya que resulta más eficiente que bomba de calor a dos tubos con compresor e) Agua caliente sanitaria: la instalación de placas termosolares para cumplir el límite del Código Técnico en el que se establece el porcentaje mínimo de demanda a cubrir (70%), no da lugar prácticamente a la reducción de emisiones contaminantes debido al uso del edificio y su escasa ocupación. f) Generación renovable fotovoltaica: La instalación diseñada (no obligatoria según C.T.E H.E 5) aporta prácticamente el 100% de la demanda para la instalación de refrigeración por planta enfriadora y compresor eléctrico. Respecto a sistemas de calefacción la cobertura alcanza el 25% en sistemas de calderas eléctricas. g) Sistema de acumulación de aguas pluviales: Se instala un depósito de aguas pluviales de 100 m3 para la reducción del consumo de riego, obteniendo una cobertura del 28,7%. h) Zona ajardinada: Diseño de un edificio situado en una parcela que posee una superficie de más del 20% de zona ajardinada, mediante la plantación de zonas verdes en la cubierta de este, absorbiendo CO2 6.2CONCLUSIONESCOSTE a) El diseño de un edificio sostenible exige el análisis de todos los factores que se implican en su concepción y utilización, así como el uso de herramientas de verificación. Comparando los resultados obtenidos con las tres herramientas utilizadas:, HADES, Calener Gran.Terciario (emisiones de CO2) y el sistema de cálculo de costes propuesto, se concluye que cuanto mejor es la puntuación HADES, menores son los costes energéticos anuales, excepto en los edificios que se han diseñado con calderas eléctricas.. La mejor puntuación HADES obtenida que corresponde a sistemas de calefacción y agua caliente sanitaria mediante calderas de biomasa, que dan lugar a los menores costes energéticos anuales, por lo que la instalación de este sistema es la solución más sostenible. b) Mediante la gráfica coste energético anualinversión se ha obtenido un valor con una inversión no muy alta, con valores mínimos para el coste energético anual y por ello, el edificio 4-1 D, que está caracterizado por un edificio con cerramientos límite con el Código Técnico H.E.1, calderas para calefacción y agua caliente sanitaria de biomasa, sistema de refrigeración con compresor eléctrico con recuperador de calor, sistemas de energías renovables límite para agua caliente sanitaria, y sin instalación de generación eléctrica fotovoltaica, sistema de acumulación de aguas pluviales, y suministro de zona ajardinada en cubierta. ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 50
6.3CONCLUSIÓNFINAL El trabajo desarrollado en este Proyecto, conforme a los criterios que se han propuesto y utilizado para el análisis de la sostenibilidad de un edificio industrial en la Plataforma Logística de Zaragoza (cálculos, análisis de los costes, datos climáticos, aspectos económicos y sociales del entorno y la reglamentación vigente), permite concluir que la solución que mejor se adapta a dichos criterios es un edificio con las siguientes características: a) Parcela con una superficie del 25% de zona ajardinada. b) Envolvente del edificio (cerramientos, cubierta y vidrios) con aislamientos térmicos ajustados a los valores límite del Código Técnico H.E. 1 c) Sistema de iluminación eficiente, superando el VEEI exigido por el Código Técnico C.T.E. H.E. 3 d) Sistema de calefacción mediante caldera de biomasa e) Sistema de agua caliente sanitaria mediante caldera de biomasa f) Refrigeración con planta enfriadora de agua con compresor eléctrico y recuperador de calor g) Sistemas de control ajustados a los requisitos del C.T.E. h) Utilización, en la medida de lo posible, de materiales prefabricados i) Sistema de acumulación de aguas pluviales. j) 20% del ratio superficie ventana/ superficie cerramientos. k) Sin edificios colindantes de más de 9 m. de altura a 10 metros a su alrededor. No se puede asegurar que estas conclusiones sean aplicables en otras posibles ubicaciones del edificio, por lo que consideramos que sería útil aplicar la metodología expuesta en este proyecto a otros emplazamientos, con diferentes exigencias del C.T.E. y con distintos valores de las variables de entorno. El programa Calener Gran Terciario es útil para el cálculo de las emisiones de CO2, sin embargo, no considera las emisiones fotooxidantes. Por ello, Calener GT asigna buenas puntuaciones a las calderas de biomasa o incluso de gasoil, sin considerar que son una fuente importante de emisiones fotooxidantes, mientras que da puntuaciones menores a las calderas eléctricas (por su menor rendimiento), sin considerar que en este caso las emisiones fotooxiidantes son nulas. ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 51
BIBLIOGRAFÍA GREEN BUILDING COUNCIL http://www.gbce.es/es/pagina/la-asociacion. SOSTENIBILIDAD DEFINICIÓN: http://www.unipiloto.edu.co/?scc=1938&cn=23990 DESARROLLO SOSTENIBLE: http://www.unipiloto.edu.co/?scc=1938&cn=23990 HERRAMIENTAS UTILIZADAS PARA LA PUNTUACIÓN SOSTENIBLE DE EDIFICIOS http://www.gbce.es/es/pagina/herramienta-de-ayuda-al-diseno-hades IMPACTOS DE APLICACIÓN HADES PAGINA 16 HADES MANUAL USUARIO DATOS CLIMATICOS ZARAGOZA https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Clima_Zaragoza_(Espa%C3%B1a).PNG IMAGEN DE VEGETACION PLAZA https://www.google.com/search?newwindow=1&hl=es&biw=1366&bih=677&q=flora%20poligon o%20plaza%20zaragoza&um=1&ie=UTF8&tbm=isch&source=og&sa=N&tab=wi&ei=PP_SUbrKJMGL7AbL2ICoAQ#facrc=_&imgdii=_&i mgrc=ijoRmbTocWtfIM%3A%3BdAccsh7d0P6nlM%3Bhttp%253A%252F%252Fconociendozar agoza.wikispaces.com%252Ffile%252Fview%252FPlaza.jpeg%3Bhttp%253A%252F%252Fcon ociendozaragoza.wikispaces.com%252F%3B500%3B319 DEPOSITO DE AGUA PLUVIAL: http://tiendaoceanis.com/blog/2011/10/depositos-de-agua-de-lluvia-por-grupo-oceanis/ ESCUELA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA APLICACIÓN DE CRITERIOS DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE AL DISEÑO DE UN EDIFICIO INDUSTRIAL RUBEN GARCIA SANZ PFC 52