Rehabilitación termo-energética de envolvente en vivienda barrial masiva. Localizada en clima semi-árido de Argentina

Lib o de Ac as del 3e Cong eso In e nacional de Cons ucción Sos enible y Soluciones Eco-E icien es 305 13. Rehabili ación e mo-ene gé ica de en ol en e en i ienda ba ial masi a, localizada en clima semi-á ido de A gen ina Blasco Lucas, I ene (*) (*) Ins i u o Regional de Planeamien o y Hábi a , Facul ad de A qui ec u a U banismo y Diseño, Uni e sidad Nacional de San Juan, A . Ignacio de La Roza y Meglioli, San Juan, C.P.5400, A gen ina. [email p o ec ed]m.a , el: +54 264 4232395 in .318 Resumen Con el in de p opone a ian es que mejo en el compo amien o e - mo-ene gé ico de la en ol en e en i iendas ba iales masi as cons uidas en el G an San Juan -ciudad oasis inse a en clima semi-á ido de A gen ina-, se ealiza una in es igación compues a po es ins ancias: a) Análisis climá ico de un año ipo con o mado po el p omedio de 10 años, e ec uado con di e en es mé odos pa a de e mina las es a egias de diseño más ap opiadas pa a la egión; b) Diag- nós ico y ca ac e ización hig o é mica y ene gé ica de las i iendas, y de sus usua ios, a pa i de cálculos es aciona ios, mediciones y encues as en es años- es igo; c) E aluación mic o-económica en el ciclo de ida (EMECV) de las di e- en es al e na i as seleccionadas pa a con ibui a una mayo e iciencia e mo- ene gé ica de la i ienda. Pa a ello, se desa ollan y aplican p ocedimien os y he- amien as especí icos, pasibles de u iliza en abajos simila es. En el pe íodo de 14 años aba cado (1999-2013), los consumos ene gé icos pa a clima ización se in- c emen a on en el o den del 1121%, y el uso de equipos de ai e acondicionado ío-calo c eció en un 386%. Los aho os ene gé icos edilicios ac ibles de ob e- ne a ían en e 20% y 60% según el ni el de in e sión que se ealice. Mien as que en los años 1999 y 2006 los índices de la EMECV no e an en ables, en la ac- ualidad con el enca ecimien o de los luidos ene gé icos es más con enien e el pano ama, con una amo ización en e 8 y 14 años, calculado con una asa anual del 2% en 25 años, y un alo de ecupe o del 15% de la in e sión inicial. Palab as cla e Rehabili ación ba ial, E iciencia e mo-ene gé ica, E aluación mic o-económica Lib o de Ac as del 3e Cong eso In e nacional de Cons ucción Sos enible y Soluciones Eco-E icien es 306 1 In oducción A gen ina decla ó en diciemb e de 2015 es ado de eme gencia ene gé ica has a i- nes de 2017, debido a que el sis ema se encuen a al bo de del colapso. F en e es e p eocupan e pano ama, el sec o esidencial se mues a como el más indicado pa a emp ende polí icas de e iciencia ene gé ica (E ans 2010, Czajkowski y Gomez 2011), pues po un lado, ep esen a el 26% del consumo na- cional de ene gía, y po o o, ha e idenciado el mayo inc emen o en el pe íodo 1999-2014, del o den de 59%. En la ciudad de San Juan su aumen o a ió en e un 25% pa a usua ios muy humildes y un 100% pa a aquellos de bajos y medios ecu sos. En es a ciudad- oasis exis en g an can idad de ba ios cons uidos con baja densidad edilicia, des- inados a amilias de ni el socio-económico medio y bajo. La ca ac e ís ica elú ica de la zona, ha p opiciado un descuido de la calidad de edi icación en cuan o a las condiciones de con o hig o é mico, lo cual esul a c í- ico po el clima semi-á ido del luga . An e es e p oblema, se o mulan a ian es ecnológicas pa a mejo a el desempeño e mo-ene gé ico de la en ol en e (Blas- co Lucas 2011) en un caso de i ienda ba ial masi a ep esen a i a y se e alúa el endimien o en cada una, asociado a su cos o en la ida ú il. 2 Me odología La in es igación se compuso de es ins ancias con o madas po a ios aspec os: a) Análisis de un “Año Tipo Climá ico” (ATC) con o mado po el p omedio de 10 años, aplicando cua o mé odos pa a de e mina las es a egias de diseño ap o- piadas pa a la egión. o Elabo ación del ATC: Se u iliza on las mediciones egis adas du an e los años 2002 a 2012 (Pon o ie o y Hoesé 2013) con la es ación me eo ológica ma ca DAVIS ins alada en el echo del Ins i u o de Ene gía Eléc ica de la Facul ad de Ingenie ía de la Uni e sidad Nacional de San Juan (IEE-FI- UNSJ). Los pa áme os climá icos p ocesados ue on Tempe a u a, Hume- dad Rela i a e I adiancia Sola . Las bases de da os se con o ma on en pla- nillas elec ónicas de MS-Excel p og amadas. o De inición de es a egias bioclimá icas: El cómpu o de las necesidades empo ales de clima ización median e es a egias de diseño adap adas al clima se ealizó aplicando los modelos B uce No ell ampliado (BNA; Me- sa 2002), A chi ec u al Bioclima ic Classi ica ion (ABC; USC 2006), Mé- odo Mahony-E ans (MET-ME, Blasco Lucas 2013) y Gi oni-Wa son- Szockolay - Es a egias Bioclimá icas Ho a ias (GWS-EBH; Blasco Lucas 2013). Lib o de Ac as del 3e Cong eso In e nacional de Cons ucción Sos enible y Soluciones Eco-E icien es 307 b) Diagnós ico y ca ac e ización hig o é mica y ene gé ica de las i iendas, y de sus usua ios, a pa i de cómpu os es aciona ios, mediciones, y encues as. o Se aplican los p ocedimien os ecomendados po la se ie 11600 de IRAM (Ins i u o de Racionalización A gen ina de Ma e iales), con el sopo e in- o má ico elabo ado “Modelo pa a cálculo de K y G” (KG-MOD) (Blasco Lucas 2013) en la i ienda o iginal y en los casos mejo ados. o Pa a la e aluación de los consumos se u ilizan los egis os p o is os po las emp esas dis ibuido as de gas y elec icidad, en es años es igo (1999, 2006 y 2013). o La e aluación del moni o eo hig o é mico ealizado con da alogge s ipo HOBO se hizo con el p og ama PROMEDI-HTL (P ocesamien o de Medi- ciones Hig o é micas y Lumínicas) (Blasco Lucas 2013) o El a amien o es adís ico de las encues as de ipo demog á ico y de opi- nión ele adas opo unamen e sob e amplia mues a, pe mi ió ob ene in- o mación espec o la composición amilia , el equipamien o de la i ienda y las ap eciaciones de los usua ios sob e su ni el de con o . c) E aluación mic o-económica en el ciclo de ida (EMECV) de las di e en es al- e na i as seleccionadas pa a con ibui a una mayo e iciencia e mo- ene gé ica de la i ienda. o Se u iliza el mé odo del Valo P esen e (VP) (Sapag Chain 2008) ambién denominado de análisis de Cos os en el Ciclo de Vida (CCV) (Du y & Be- ckmann 1993). o Pa a compa a esul ados se seleccionan es Índices de Ren abilidad (IR): el Valo Ac ualizado Ne o (VAN), la Tasa In e na de Re o no (TIR) y el Tiempo de Re o no o Recupe ación de la In e sión (TR), dado que los es en conjun o b indan una cla a in o mación pa a oma decisiones bien un- dadas. La in e p e ación de los esul ados es á suje a a las condiciones de en o no y a las polí icas que se de i an de ellas. 3 Año Tipo Climá ico y De inición de Es a egias Bioclimá icas Del ATC ho a io se ob ienen días ipo mensuales, que se ep esen an en g á icas lineales (Figs. 1 y 2) y de supe icies (Fig. 3), en sus alo es es adís icos mensua- les medios, máximos y mínimos, como ambién los calculados en base a ellos, a- les como las ampli udes de empe a u a y humedad ela i a, y las ho as dia ias de asoleamien o. T es de los cua o modelos u ilizados pa a la de inición de las es a- egias bioclimá icas en base a los da os del ATC pe mi en ob ene esul ados cua- li-cuan i a i os en dis in os ni eles de desag egación, y uno solo cuali a i os. El desglose de las es a egias es meno en BNA y mayo en MET-ME que es un buen complemen o de los o os modelos, pues ealiza ecomendaciones edili- cias y cons uc i as. En la Fig. 4 y la Tabla 1 se sin e izan los esul ados ob enidos Lib o de Ac as del 3e Cong eso In e nacional de Cons ucción Sos enible y Soluciones Eco-E icien es 308 o denados de mayo a meno pa a cada mé odo. Todos coinciden en las necesida- des con cie o ma gen de di e encia en los alo es. Fig. 1 G á ica lineal de Tem- pe a u as medias en días ipo mensuales del ATC Fig. 2 G á ica lineal de Hu- medad Rela i a media en días ipo mensuales del ATC Fig. 3 G á ica de supe icie de I adiancia media en días ipo mensuales del ATC 0 10 20 30 40 50 60 70 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Humedad Rela i a (%) Ho a (h) Ene o Feb e o Ma zo Ab il Mayo Junio Julio Agos o Se iemb e Oc ub e No iemb e Diciemb e 0 5 10 15 20 25 30 35 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Tempe a u a (°C) Ho a (h) Ene o Feb e o Ma zo Ab il Mayo Junio Julio Agos o Se iemb e Oc ub e No iemb e Diciemb e Ene o Feb e o Ma zo Ab il Mayo Junio Julio Agos o Se iemb e Oc ub e No iemb e Diciemb e 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Ho a O icial (h) 0-150 150-300 300-450 450-600 600-750 750-900 900-1050 0 8 16 24 32 40 48 56 E B C A H I G C A D B J E A D E B ABC GWS-EBH BNA Fig. 4 Validez anual de es a- egias bioclimá icas según es mé odos, en base al ATC Lib o de Ac as del 3e Cong eso In e nacional de Cons ucción Sos enible y Soluciones Eco-E icien es 309 Tabla 1 Sín esis de Es a egias Bioclimá icas según cua o Modelos Mo- delo Có- digo % Anual - Aspec o Es a egias ABC E 37.1 Con o é mico B 26.3 Cale acción sola C 14.4 Ine cia é mica (Cale acción) A 10.8 Cale acción a i icial H 3.8 Ine cia é mica (Re escamien o) I 3.8 Re escamien o e apo a i o G 3.8 Ven ilación noc u na GWS-EBH C 29.9 Ine cia é mica (cale acción) + ganancias in e nas A 22.2 Con o é mico + Somb a D 21.2 Ine cia é mica (Cale acción) + ganancias in e nas + sola pa- si a B 11.5 Con o é mico ampliado + somb a J 10.4 Ine cia é mica (En iamien o) + en iamien o e apo a i o + en ilación selec i a E 4.9 Ine cia é mica (Cale acción) + ganancias in e nas + sola pa- si a + sola ac i a BNA A 52.0 Cale acción D 51.0 Somb a E 33.0 Con o B 15.0 Re escamien o e apo a i o MET-ME A Tipología O ganización ce ada con pa io in e io , y edi icio compac o B Mu os, echos y pisos Pesados en el ex e io y en el in e io , con ansmisión é mi- ca di e ida más de 8 ho as C Ven anas 10% a 20% de supe icie de mu os, con p o ección sola, ubi- cadas al No e y al Su , a la al u a del cue po y a ba lo en o pa a a o ece en ilación c uzada D En o no Re escamien o e apo a i o Los colo es des acan: e de el con o , osa la cale acción y celes e el e escamien o. 4 Diagnós ico Hig o é mico-Ene gé ico El caso seleccionado pa a ealiza el es udio es el ba io Tenien e Gene al Pe- d o Eugenio A ambu u (A ). Cons uido en e 1983 y 1985, dis a 5 Km del cen o en el subu bio No oes e de la ciudad de San Juan, A gen ina (Blasco Lucas 2011) Lib o de Ac as del 3e Cong eso In e nacional de Cons ucción Sos enible y Soluciones Eco-E icien es 310 (Fig. 5). Las coo denadas e es es de la ciudad son: La i ud -31° 32´; Longi ud - 68° 71´, y ASNM 620 m. A es á compues o po 103 bloques edilicios con 226 depa amen os y 383 i iendas indi iduales de 2, 3 y 4 do mi o ios (Fig. 6). Se aco a el análisis a la ipología aislada de 3 do mi o ios, po se la más nume osa (Fig. 7). Fig. 5 Zonas Bioambien ales de A gen ina según No ma IRAM 11603 (2012) con ubicación geog á ica de la P o incia y la ciudad de San Juan (Izq.), y del ba io A en la misma (De .) Fig. 6 Planime ía del Ba io A (Izq.). Vis as (De .) de i ienda colec i a (Sup.) e indi idual (In .) N Lib o de Ac as del 3e Cong eso In e nacional de Cons ucción Sos enible y Soluciones Eco-E icien es 311 La dis ibución de las i iendas en A es una “ i a” con ínua de edi icación en la manzana, pues son apa eadas y no dejan espacios lib es la e ales, pe o cuen an con 3m de e i o en el en e, y un espacio semi-cubie o amplio en el ing eso. La ipología se implan a con su achada o ien ada indis in amen e hacia cual- quie cuad an e, es ando el 56% casi en pa es iguales en di ección N-S y S-N, que son las óp imas pa a a o ece la en ilación c uzada, según se concluyó en el aná- lisis bioclimá ico. La supe icie cubie a es de 71.18m2 y el olumen de 170.83m3, con 0.75 m-1 de Fac o de Fo ma, 19 % de Coe icien e de Fenes ación, y 20.5% de olumen ela i o de masa é mica (Blasco Lucas 2011). Fig. 7 Vis as, plan a y achada de las i iendas apa eadas de es do mi o ios En la Tabla 2 se esume la T ansmi ancia Té mica K de los componen es cons- uc i os y su des iación de los alo es admisibles según la No ma IRAM 11605 (2002) pa a una calidad media de edi icación (B) en la Zona Bioambien al IIIa donde se ubica el ba io (Fig. 5). Los K de los mu os supe an en e 22% y 133% los umb ales es ipulados. Tabla 2 T ansmi ancia Té mica K de componen es y di e encias con los admisibles es ipulados po la No ma IRAM 11605 (2002) pa a e ano y pa a in ie no COMPONENTE o MATERIAL T asmi ancia Té mica K Di e encia K Ve ano Di e encia K In ie no [W/m2°C] [W/m2°C] [%] [W/m2°C] [%] Mu o Bloque 2.33 -1.08 -86 -1.33 -133 Mu o Linde o 1.93 -0.68 -54 -0.93 -93 Techo 0.65 -0.14 -29 0.18 22 Piso 0.40 0.05 11 0.43 51 Pue as Made a 2.29 -1.04 -83 -1.29 -129 CASA 1 CASA 2 Lib o de Ac as del 3e Cong eso In e nacional de Cons ucción Sos enible y Soluciones Eco-E icien es 312 Vid io 5.75 -4.50 -360 -4.75 -475 Chapa Me álica 5.88 -4.63 -371 -4.88 -488 Los mu os ex e io es son de bloques huecos de ho migón de 19cm de espeso e ocados en ambas ca as, la cubie a es á compues a po 10cm de ho migón a - mado y 8cm de g anulado olcánico, y las ca pin e ías son de chapa doblada de baja calidad y id io simple. El K o al de la en ol en e es de 1.69W/m2 °C. El Coe icien e Volumé ico Global de cale acción Gcal es de 2.87W/m3 °C, y el de e ige ación G e es 40.83W/m3, y supe an espec i amen e en 69% y 54% los umb ales es ablecidos po las No mas IRAM 11604 (2001) y 11659-2 (2007). El cálculo de la ca ga é mica o al anual esul a en o al 21.36 MWh co es- pondiendo 14.99 MWh a cale acción (Qcal) y 6.98 MWh a e ige ación (Q e ) (Fig. 8), pa a empe a u as de con o de 20°C en in ie no y 24°C en e ano, con 1000h de necesidad de e escamien o (42 días). Sin emba go, los cómpu os eali- zados en base a mediciones eales indican consumos meno es en 76% y 82% es- pec i amen e, sin alcanza ales condiciones de con o , las cuales ue on ele a- das median e encues as y con as adas con el moni o eo é mico. Aplicando el p ocedimien o elabo ado en Blasco Lucas e al. (2012) sob e los es años es igo analizados se es ima que mien as en 1999 el 81% de las i ien- das ca ecían de equipos de ai e acondicionado (AA), en 2013 el 83% poseían a e- ac os de AA con consumo no mal e in enso, lo cual se adujo en la demanda eléc ica, alcanzando inc emen os de 1121% en e 1999 y 2013, y de 242% en e 2006 y 2013. El consumo de gas, mayo men e u ilizado pa a cale acción, u o un aumen o de 30% en e 2013 y 1999, aunque descendió un 13% en e 2006 y 2013. En base al diagnós ico ob enido, en la Tabla 3 se p oponen medidas cons uc i- as sencillas de mejo as, que esponden a algunas de las es a egias bioclimá icas an es de alladas (López Asiaín 2002). Las de alidez anual apo an a la conse a- ción ene gé ica median e la inco po ación de aislaciones é micas y sellado de in- il aciones, mien as que las ap opiadas solo pa a e ano, p o een somb a, e es- camien o e apo a i o, y en ilación c uzada selec i a median e duc os en las i iendas o ien adas hacia el Es e o el Oes e, que ep esen an el 44% del o al. 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 Qcal [MWh] Q e [MWh] Q e adm [MWh] Masa Té mica [%] Fenes ación [%] Gcal [W/m3°C] Gcal adm [W/m3°C] G e [W/m3°C] G e adm [W/m3] Fig. 8 Índices mo ológico- dimensionales y é micos de cale acción y e ige ación Lib o de Ac as del 3e Cong eso In e nacional de Cons ucción Sos enible y Soluciones Eco-E icien es 313 De es e modo se con o man en o al sie e posibilidades, las cuales se combinan pa a da luga a ocho al e na i as, cua o de o ien ación al No e y cua o al Es e, que se iden i ican con le as. A in de acili a el cómpu o mé ico se dibujan los de alles de cada a ian e, como lo ep esen an las Figs. 9 y 10, pa a el caso F. Se ealiza el cálculo é mico-ene gé ico de cada al e na i a y se de e mina el po cen aje de aho o posible compa ado a la i ienda o iginal. Es os alo es ela- i os que a ían en e 33% y 56% (Tabla 4) se aplican sob e los consumos eales inc emen ados en un 30% pa a gas y un 200% pa a elec icidad, a endiendo pa - cialmen e la endencia c ecien e desc i a en pá a os an e io es, y se mul iplican po los cos os uni a ios de cada luido ene gé ico. Tabla 3 Al e na i as cons uc i as po Es a egia Bioclimá ica y o ien ación de la i ienda O ien ación Vi ienda Al e na i a Conse ación: Aislación Té mica Ven ilación Somb as 1 2 3 4 5 6 7 Techo Mu os Abe u as (Bu le es) Ven anas (Pe sianas) Tubos Pé golas Vege ación NS A X X X B X X X X C X X X X D X X X X EO E X X X X F X X X X X G X X X X X H X X X X X B B PATIO PATIO JARDÍN JARDÍN C1: Cocina C2: Comedo D1, D2, D3: Do mi o ios L1: La ade o V1,Vn: Ven ana N S O Bu le es Pé gola 2 310 A bus o caduco Tubo inyec o Tubo ex ac o E CASA 1 CASA 2 GALERÍA GALERÍA