Calefacción central (Continuación)


Calefacción central en edificio de viviendas (Continuación)

Los problemas habituales en la gestión de un sistema de calefacción central de modelo antiguo. Numerosas comunidades de propietarios se enfrentan a la complejidad que supone gestionar el servicio de calefacción central y agua caliente sanitaria de forma satisfactoria para todos los vecinos. Asimismo el mantenimiento y las decisiones en cuanto a eficiencia energética puede resultar un asunto de gran complejidad.

 

No hay que olvidar en ningún caso que el tema de la calefacción está dentro del ámbito del acondicionamiento de edificios y opera conjuntamente, por tanto, junto al edificio mismo. De modo que a mayor grado de aislamiento y estanqueidad del edificio se produce una mayor eficiencia en el empleo de la energía suministrada para calentar las estancias.

 

 

Fachada de ladrillo y acristalamiento senciilo con carpintería metálica

Fachada de ladrillo y acristalamiento sencillo con carpintería metálica

 

Elementos a considerar en el acondicionamiento ambiental de los edificios

 
  1. El clima
  2. El edificio, la envolvente, su grado de aislamiento y su estanqueidad.
  3. Las instalaciones (calefacción, refrigeración, ventilación y producción de agua caliente sanitaria)

1   El clima del lugar en el que nos encontremos requiere un nivel de exigencia en las condiciones mínimas que debe reunir el conjunto de edificio e instalaciones, función de su rigurosidad y características.

En las normativas que cubren este campo del acondicionamiento en los edificios que albergan a las personas se parte de un mapa de distribución climática de las regiones. De los diversos elementos del clima el más importante y que determina el resto es la radiación solar.
 
Recientemente en el Código Técnico de la Edificación, la normativa vigente, se han hecho modificaciones a fin de adecuar mejor las exigencias en confort térmico respecto a  zonas singulares, como las islas Canarias, con un clima muy particular.

Por otro lado en la península la escala va desde el A4 (como Almería a altura menor de 100), de las zonas más cálidas, hasta el E1 de las más extremas en verano e invierno (Castilla y León).

 

Definición de zonas climáticas en el CTE: «la zona climática de invierno se determina en función de la severidad climática de invierno (SCI)». Existen 5 zonas climáticas de invierno según el DB-HE: α , A, B, C, D y E (fijados por los correspondientes intervalos de SCI).

*SCI: severidad climática en invierno

«La zona climática de verano se determina en función de la severidad climática de verano (SCV)». Correspondiendo cada zona climática de verano del DB-HE: 1, 2, 3 y 4  al intervalo indicado en la Tabla 4 (de intervalos para la zonificación de verano).

*SCV: severidad climática en verano

*En 2013 las modificaciones del CTE designan la zona climática de Canarias como α3 para alturas topográficas menores a 350 m.

ZONA CANARIAS
ZONA CLIMÁTICA α3
https://www.isover.es/revision-codigo-tecnico-de-la-edificacion-db-he
Zonas climáticas en España según el CTE (mapa versión de ISOVER)
http://www.minetad.gob.es/energia/desarrollo/EficienciaEnergetica/RITE/Reconocidos/Reconocidos/Otros%20documentos/Factores_emision_CO2.pdf
Mapa Nacional de Escalas Climáticas (previo a 2013)

Las modificaciones acerca de las zonas climáticas en el CTE se explican AQUÍ 

2   La envolvente consiste en todos los elementos constructivos que albergan los espacios acondicionados para la estancia de personas. Es decir, parte de la envolvente serán, por ejemplo, los muros que separan un local o vivienda de un garaje o de un espacio de trasteros, que no son acondicionados al no requerir de estancia de personas.

https://goo.gl/KsFfgf
Dos de las 4 torres desde la Torre Espacio de Madrid

Constituyen la envolvente por tanto, los muros de cerramiento, las cubiertas o el forjado que separa espacios bajocubierta no habitables, las soleras en contacto con el terreno o los forjados horizontales sobre espacio exterior o sobre locales no habitables. Es decir, cualquier elemento que separe el espacio habitable de vivienda o local con otro espacio, bien exterior, bien de un local no acondicionado (zonas comunes de las viviendas colectivas, almacenes, aparcamientos, buhardillas no habitables, sótanos, etc.)

 
Según el Código Técnico la envolvente se define de la siguiente manera.
5.2.1 Envolvente térmica del edificio
1 La envolvente térmica del edificio está compuesta por todos los cerramientos que delimitan los espacios habitables con el aire exterior, el terreno u otro edificio, y por todas las particiones interiores que delimitan los espacios habitables con espacios no habitables en contacto con el ambiente exterior.
2 La envolvente térmica podrá incorporar, a criterio del proyectista, espacios no habitables adyacentes a espacios habitables. 
https://www.boe.es/boe/dias/2013/09/12/pdfs/BOE-A-2013-9511.pdf
La envolvente tiene unos valores límites de transmitancia específicos para cada zona climática, en la tabla de arriba se indican los correspondientes a la Zona D3 a la se asigna la provincia de Madrid.

3   Las instalaciones pueden ser comunitarias o individuales para cada propietario, aunque aquí nos vamos a referir únicamente a las que son comunitarias. Siendo aplicables muchos conceptos también a las instalaciones individuales, que si bien no son más eficientes que las comunitarias sí proporcionan mayor autonomía a sus usuarios y, por otro lado, obligaciones diferentes.

 

Dentro de las instalaciones habría que hablar de calefacción, refrigeración y ACS, el agua caliente sanitaria. La refrigeración tiene más importancia en la mitad sur del país y cuanto más la sur nos ubicamos, aumenta más su importancia, disminuyendo la del apartado de calefacción.

 

Criterios de diseño de los edificios y sus instalaciones

El proyecto del edificio y concretamente de la calefacción central en edificio de viviendas se realiza según los datos climáticos y para calcular las instalaciones de calefacción o refrigeración se incluyen datos como: orientación, volumen de la estancia, ventilación, radiación solar y todos los datos climáticos de la zona. La instalación se diseña con radiadores de diferentes potencias adecuados a la necesidad de cada estancia. A cada orientación se le aplica un coeficiente corrector que hace que las estancias con fachada al norte requieren más potencia que el resto de estancias con diferentes orientaciones.

Asimismo el CTEen su documento básico HE, referente al ahorro de energía limita tanto la demanda de energía del edificio (derivados del petróleo, electricidad o gas), como el rendimiento que deben ofrecer los equipos que la consumen. A continuación se explica el objetivo que persigue el documento con sus exigencias.

Artículo 15. Exigencias básicas de ahorro de energía (HE)
1. El objetivo del requisito básico “Ahorro de energía” consiste en conseguir un uso racional de energía necesaria para la utilización de los edificios, reduciendo a límites sostenibles su consumo y conseguir asimismo que una parte de este consumo proceda de fuentes de energía renovable, como consecuencia de las características de su proyecto, construcción, uso y mantenimiento.
 
2. Para satisfacer este objetivo, los edificios se proyectarán, construirán, utilizarán y mantendrán forma que se cumplan las exigencias básicas que se establecen en los apartados siguientes
Antes del CTE la normativa aplicada referente a condiciones térmicas de los edificios era la Norma Básica Española NBE CT-79.
Para facilitar el cálculo de la instalación los datos climáticos se consideran englobados en el concepto de Grados-día, que son los grados que se deben aportar a la temperatura ambiente para alcanzar una temperatura base. Si la temperatura exterior supera a la temperatura base, se considera que se aportan cero grados.
http://www.aemet.es/documentos/es/serviciosclimaticos/vigilancia_clima/resumenes_climat/anuales/res_anual_clim_2014.pdf
Cambio en las temperaturas medias de las últimas décadas según el AEMET

En España la temperatura base se suele tomar de 15ºC, ya que las cargas internas harían subir la temperatura los 5 grados que faltan hasta llegar a los 20ºC.

Para Madrid, por ejemplo, se consideran estos grados-día en cada mes:

Grados-día con base 15 son 280, 206, 143, 181 y 270 para enero, febrero, marzo, noviembre y diciembre respectivamente. Según esto es enero el mes más frío y le sigue diciembre. Estos valores considerando la temperatura base de 15, si consideramos Tb= 20ºC, se incrementan los valores.

Estos valores se toman anualmente y pueden variar, de hecho, desde los años 80 del siglo pasado se aprecian incrementos considerables, como se observa en este gráfico.

 http://www.idae.es/uploads/documentos/documentos_12_Guia_tecnica_condiciones_climaticas_exteriores_de_proyecto_e4e5b769.pdf
Guía tecnica condiciones climáticas

Los grados-día multiplicados por el número de horas que funciona la calefacción resulta el consumo de energía.

Según la Guía Técnica de Condiciones Climáticas Exteriores de Proyecto del IDAE, GD15/15 son los grados día de calefacción con base 15/15 en  forma mensual. Suma mensual del valor horario de la  temperatura seca con respecto a 15 ºC dividido por 24 y únicamente contabilizando los valores negativos (se expresa finalmente en número absoluto dicho valor).

Consumo de energía en calefacción

Para calcular la potencia de cada radiador partiríamos de una temperatura mínima exterior, en la situación más desfavorable, que en el caso de Madrid podría ser de -3ºC. Desde esta temperatura exterior hay que conseguir alcanzar los 20ºC de temperatura en el ambiente interior y según esto calcularíamos las potencias.

En el cálculo entran también la transmisividad o resistencia térmica de la envolvente y el coeficiente de infiltración de aire exterior aplicable (número de renovaciones de aire interior por hora), pero sólo es considerado en los huecos como puertas y ventanas. La normativa exige que las ventanas permitan un mínimo y un máximo de entrada de aire exterior, lo que determina el coeficiente de infiltración y en las características técnicas de la ventana debe ir especificado.

Si sumamos todas las pérdidas de energía, respecto a una estancia, a través de la envolvente: cerramientos opacos, huecos, cubierta y suelo (forjado o solera), el resultado conduce a determinar la potencia necesaria para la calefacción central en edificio de viviendas. Para ello necesito las superficies de envolvente y valores de conductividad térmica. Esta conductividad también está limitada a partir de la aplicación de la NBE CT-79 ya mencionada.

Ejemplo

La ecuación para conocer el consumo de combustible en calefacción sería:

Consumo calefacción =         Pot • t • Gd 
(Ti – Te) • PCI
 
  • Pot (Potencia nominal instalada de emisores) en kCal/h
  • Ti (Temperatura interior) = 21 ºC
  • Te (Temperatura exterior) = -3 ºC
  • Gd (Grados día en base 15) Gd_15 enero= 280
  • b (base de grados día) = 15
  • t (horas de funcionamiento diarias) =12 horas
  • PCI (Poder calorífico inferior del combustible) PCI GASÓLEO = 10.170 (Kcal/Kg)
Consumo calefacción =         300.000 • 12 • 280 = 4.130 Kg
     (21 – (-3)) • 10.170

Sabiendo los kilogramos de gasóleo que emplearemos y su precio, calculamos el gasto para el mes o la temporada.

1 Kilo= 1,2 litros de gasóleo

GASTO GASÓLEO (mes de enero) = 4.956 l • 0,68 € / l  = 3.370 €

Ya conoceríamos el gasto de nuestro edificio en calefacción, que sería el primer paso para una rehabilitación energética.
También pasando este valor a Kwh y relacionándolo con la superficie total calefactada, conoceremos el gasto en Kwh por metro cuadrado. Y si se hace esto mismo con todo el tiempo durante el cual el sistema de calefacción está funcionando al cabo del año, sabremos el gasto anual en kwh por metro cuadrado. Este valor es el que tiene en cuenta para evaluar la eficiencia energética en el edificio y, por ejemplo, el modelo de gestión energética Passivhaus limita este valor a 15 Kwh/m².año.

En el modelo de calificación energética de los edificios existentes que se utiliza para la certificación energética se limita la demanda de energía por localidades. En Madrid la demanda de referencia para calefacción de energía primaria en bloques de viviendas (sin transformar) es de 121 Kwh/m².año y respecto al agua caliente sanitaria es 13 Kwh/m².año.

 

 
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