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Energy and economic survey of the renovation of a residential building wall in Madrid

Authors:

Abstract and Figures

La edificación es un sector de enorme influencia en la evolución del consumo de energía y las emisiones de CO2. Teniendo en cuenta que en estos momentos hay 3,5 millones de viviendas vacías y que los próximos años no va a haber un aumento en la demanda de vivienda nueva, la rehabilitación sostenible del parque residencial existente es una tarea prioritaria y sobre la que hay que prestar especial interés. Durante la última década, diversos municipios han puesto en marcha programas pioneros y las administraciones públicas han empezado a promover ayudas económicas para el fomento de la rehabilitación. Sin embargo, la actividad de rehabilitación en nuestro país todavía es baja. Dado que aún queda mucho donde actuar, es necesario hacer una reflexión sobre cómo se está rehabilitando para poder mejorar en el futuro. Por ello, el objetivo del presente trabajo es analizar algunas estrategias adoptadas hasta ahora en el parque inmobiliario y su aplicación en un caso de estudio, mediante la mejora de la fachada de un edificio de viviendas situado en Madrid. Partiendo de una revisión exhaustiva de los proyectos llevados a cabo por distintas entidades públicas, así como del estudio de más de 50 edificios residenciales privados rehabilitados con financiación de la Empresa Municipal de la Vivienda y Suelo (EMVS) de Madrid, se han identificado las principales soluciones adoptadas. A menudo, la rehabilitación con mejora energética ha venido motivada por una ITE (Inspección Técnica de los Edificios) desfavorable. Ante la obligatoriedad de rehabilitar ciertos elementos del edificio, las ayudas económicas existentes han propiciado que se mejore la eficiencia energética de los mismos. En las actuaciones privadas se observa que en la mayoría de casos se rehabilita del mismo modo, independientemente de la tipología edificatoria, orientaciones o localización. Además, son pocos los que aportan un estudio energético en profundidad que permita seleccionar las estrategias más adecuadas. Ante esta falta de reflexión, se evalúa la mejora que supone la actuación con criterios de eficiencia energética en la fachada de un edificio de viviendas de los años 60, mediante la incorporación de aislamiento térmico valorando distintas soluciones constructivas, variando sus espesores y su colocación con respecto a la fábrica original (exterior y en la cámara). Se analiza la mejora energética, mediante simulación (software Design Builder), y el coste económico, mediante la metodología “Coste de Ciclo de Vida”, en el que se calcula no sólo la inversión inicial sino también los costes durante la vida del edificio (ahorros energéticos, costes de mantenimiento, etc.). Los resultados muestran que si bien el sistema de aislamiento por el exterior (SATE) desde el punto de vista energético es el óptimo, según el espesor de aislamiento utilizado, la inversión puede no ser rentable. Para espesores de aislamiento iguales o inferiores a 6 cm (solución más adoptada en Madrid) no es rentable. Como conclusión, este estudio muestra la necesidad de adoptar una visión holística en la rehabilitación incorporando la perspectiva del ciclo de vida, para poder elegir las soluciones más eficientes en cada caso.
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RUFINO J. HERNÁNDEZ MINGUILLÓN, VÍCTOR ARAÚJO CORRAL, RAFFAELINA LOI (Editors)
5TH EUROPEAN CONFERENCE
ON ENERGY EFFICIENCY AND SUSTAINABILITY
IN ARCHITECTURE AND PLANNING
EDITORES
Rufino J. Hernández Minguillón
Víctor Araújo Corral
Raaelina Loi
DISEÑO Y COORDINACIÓN
Víctor Araújo Corral
Raaelina Loi
Sara de Maintenant López
EDITA
Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea,
Servicio Editorial/Argitalpen Zerbitzua , 2014.
ISBN: 978-84-9082-003-2
Depósito legal/Lege gordailua: BI-1046-2014
5TH EUROPEAN CONFERENCE
ON ENERGY EFFICIENCY AND SUSTAINABILITY
IN ARCHITECTURE AND PLANNING
5º CONGRESO EUROPEO
SOBRE EFICIENCIA ENERGÉTICA Y SOSTENIBILIDAD
EN ARQUITECTURA Y URBANISMO
Lean architecture, lean urban planning
Donostia-San Sebastián, 7 - 9 Julio 2014
www.eesap.org
COMITÉ ORGANIZADOR
ORGANIZING COMMITTEE
Rufino J. Hernández Minguillón
Doctor Arquitecto. Escuela Técnica Superior de
Arquitectura de San Sebastián
Raffaelina Loi
Investigadora grupo caviar UPV/EHU
Víctor Araújo
Investigador grupo caviar UPV/EHU
Iñaki Mendizabal
Doctor Arquitecto. Escuela Técnica Superior de
Arquitectura de San Sebastián
COMITÉ TÉCNICO
TECHNICAL COMMITTEE
Sara de Maintenant López
Haritz Pérez Berra
COMITÉ CIENTÍFICO
SCEINTIFIC COMMITTEE
Servando Álvarez
Universidad de Sevilla
Fernando Bajo
UPV/EHU
Eduardo de Oliveira
Universidade de Porto. Agencia de Energía de Porto
Víctor Echarri
Universidad de Alicante
Helena Granados
Arquitecta
Agustín Hernández
Universidad Politécnica de Madrid
Rufino J. Hernández
UPV/EHU
Jose María Sala
UPV/EHU
Matheos Santamouris
Universidad de Atenas
Alvaro Soto
Universidad Politécnica de Madrid
Isabela Velazquez
Arquitecta

calidad de vida en arquitectura
quality of life in architecture
UPV/EHU
XXXIII Cursos de Verano / XXXIII. Uda Ikastaroak
XXVI Cursos europeos / XXVI. Europar Ikastaroak
INDEX
9presentación introduction
comunicaciones papers
11 ACERO ALEJANDRO, JUAN ANGEL
Metodologías de evaluación del confort térmico exterior para el diseño urbano
Outdoor thermal comfort evaluation methods for urban design
19 ADARVE GÓMEZ, AGUSTÍN
Vali daci ón ex peri menta l de l cál culo CFD de v enti lació n na tural del mall de u n ce ntro comerci al en Mos quera , Col ombi a
Experimental validation of the CFD calculation of the natural ventilation system of shopping mall in Mosquera, Colombia
27 ALONSO CALVO, CARLOS
Análisis de soluciones constructivas en el casco histórico de Cáceres desde el punto de vista de la rehabilitación energética y su
amortización económica.
Analysis of building solutions in the historic city centre of Cáceres from the point of view of energy restoration and its economic repayment
35 ALVAREZ RABANAL, FELIPE
Análisis del comportamiento térmico de forjados mixtos colaborantes ligeros mediante simulación numérica
Thermal analysis of lightweight composite slabs by numerical simulation
43 ARREGI GOIKOLEA, BEÑAT
Planteamiento innovador para la rehabilitación energética de casas en hilera históricas de Dublín mediante SATE con extracción
localizada integrada
Innovative large-scale approach to external wall insulation retrofit of historic Dublin terraces with integrated extract ventilation
53 BARRIOS PADURA, ANGELA
El empleo del plástico reciclado en la rehabilitación energética de los edificios. Una apuesta por la sostenibilidad
Employment of recycled plastic in buildings´ energy rehabilitation. A sustainability commitment
63 BATEY, MATT
Uso innovador de dispositivos TIC tradicionales para descubrir patrones de uso y mejorar la eficiencia energética en edificios de
oficinas
Innovative use of traditional ICT devices to uncover spaces’ usage patterns and improve energy eciency in oce buildings
73 DE ISLA GOMEZ, ANA BELEN
e2CO2cero: calculando la Energía Embebida y la Huella de Carbono de la Edificación
e2CO2cero: Embedded Energy and Carbon Footprint of Buildings
81 DEL AMA GONZALO, FERNANDO
Producción y gestión de energía en edificios. Vidrios Activos con cámara de agua en circulación
Energy production and management in buildings. Active glazing with water flow chamber
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Distrito del Futuro - DoF, framework abierto para la optimización de la generación y consumo de energía en las ciudades
District of Future - DoF, open framework for the generation and optimization of energy consumption in city environments
97 GARCI A LOPEZ, ELISA DE LSO REYES
RE- Reconversión urbana y reutilización material en los antiguos astilleros de El Natahoyo en Gijón, Asturias
RE- Materials reuse and regional transformation scheme in former shipyards in El Natahoyo in Gijón, Asturias
107 GONZALEZ BARROSO, JOSE Mª
El ‘Diseño para la desconstrucción’, una metodología Lean
The ‘Design for disassembly’, a Lean methodology
119 HERNANDEZ CABRERA, MIRIAM
Evolución de las condiciones energéticas en el ensanche de San Sebastián. Zonificación energética
Evolution of energy conditions in San Sebastian’s extension. Energy zoning
129 JORGE CAMACHO, CRISTINA
La concentración de recursos energéticos en islas de paisaje a través del estudio de organismos microscópicos
The energy concentration resources in landscape islands though the analisys of microscopic organisms
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Estrategias de revitalización para una ciudad eficiente. Sistema de Polinúcleos Sostenibles
Revitalization strategies for an ecient city. Sustainable polinucleos system
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Identificación de las áreas rurales. Metodología y el caso del País Vasco
Identifying rural areas.Methodology and the Basque Country case
163 PATI ÑO C AMB EI RO, FA UST IN O
Implantación de mejoras en la búsqueda del consumo energético casi nulo para edificios de viviendas ¿Intervenciones activas o
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Implementation of improvements searching for residential buildings with consumption almost zero energy. Interventions active or
passive?
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Entendiendo las ciudades. Una metodología para la visualización de información urbana y el diseño de indicadores útiles para su
gestión
Understanding cities. A methodology for urban data visualization and designing useful indicators for city management
187 POMBO RODILLA, OLATZ
Estudio energético y económico de la rehabilitación de la fachada de un edificio residencial en Madrid
Energy and economic survey of the renovation of a residential building wall in Madrid
195 RODRIGUEZ RODRIGUEZ, FRANCISCO JAVIER
La Certificación en Sostenibilidad LEED de un Centro Logístico textil: Ejemplo de actuación durante la obra para la consecución de
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The Certification in Sustainability LEED of a Logistic textile Center: Example of action during the work for the credits attainment
203 URANGA SANTAMARIA, ENEKO JOKIN
Beneficios y riesgos de la rehabilitación energética en el patrimonio edificado: 5 grados de intervención
Benefits and risks of energy rehabilitation in built heritage: 5 intervention degrees
211 VALB UENA GARCI A, FR ANCIS CO
La experiencia del Edificio LUCIA: estrategias imprescindibles de sostenibilidad para conseguir Edificios De Energía Casi Nula
LUCIA Building experience: essential strategies for sustainability to achieve Near Zero Energy Buildings
pósters
220 CIGANDA URDIAIN, I.
S.U.T. herramienta informática libre para análisis, visualización y evaluación de sostenibilidad global (medioambiental, económica
y social).
S.U.T. Freeware tool for analysis, visualization and evaluation of global sustainability (environmental, economic and social)
222 MASEDA, JOSE M.
Categorización de Edificios en Altura con Potencial Impacto en Ahorro Energético
Categorization of High Rise Buildings with Highest Impact on the Energy Conservation Potential
Nuestro agradecimiento a las
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Institutional partners
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collaborate in the fifth edition of the
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GIPUZKOAKO CAMPUSEKO ERREKTOREORDETZA
VICERRECTORADO DEL CAMPUS DE GIPUZKOA
IKERKETAREN ARLOKO ERREKTOREORDETZA
VICERRECTORADO DE INVESTIGACIÓN
ARKITEKTURA SAILA
VDEPARTAMENTO DE ARQUITECTURA
ARKITEKTURA GOI ESKOLA TEKNIKOA
ESCUELA TÉNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA
187
Estudio energético y económico de la rehabilitación de la
fachada de un edificio residencial en Madrid
Energy and economic survey of the renovation of a residential
building wall in Madrid
Olatz Pombo1, Federico García-Erviti1, Beatriz Rivela2, Javier Neila1
(1) Departamento de Construcción y Tecnología Arquitectónicas. ETSAM - Universidad Politécnica de Madrid (2) Instituto Nacional de
Eficiencia Energética y Energías Renovables (INER), Quito (Ecuador). E: enekojokin.uranga@ehu.es
ABSTRACT
La edificación es un sector de enorme influencia en la evolución del consumo de energía y las emisiones de CO2. Teniendo
en cuenta que en estos momentos hay 3,5 millones de viviendas vacías y que los próximos años no va a haber un aumento
en la demanda de vivienda nueva, la rehabilitación sostenible del parque residencial existente es una tarea prioritaria
y sobre la que hay que prestar especial interés. Durante la última década, diversos municipios han puesto en marcha
programas pioneros y las administraciones públicas han empezado a promover ayudas económicas para el fomento de
la rehabilitación. Sin embargo, la actividad de rehabilitación en nuestro país todavía es baja. Dado que aún queda mucho
donde actuar, es necesario hacer una reflexión sobre cómo se está rehabilitando para poder mejorar en el futuro. Por
ello, el objetivo del presente trabajo es analizar algunas estrategias adoptadas hasta ahora en el parque inmobiliario y
su aplicación en un caso de estudio, mediante la mejora de la fachada de un edificio de viviendas situado en Madrid.
Partiendo de una revisión exhaustiva de los proyectos llevados a cabo por distintas entidades públicas, así como del estudio
de más de 50 edificios residenciales privados rehabilitados con financiación de la Empresa Municipal de la Vivienda y
Suelo (EMVS) de Madrid, se han identificado las principales soluciones adoptadas. A menudo, la rehabilitación con mejora
energética ha venido motivada por una ITE (Inspección Técnica de los Edificios) desfavorable. Ante la obligatoriedad de
rehabilitar ciertos elementos del edificio, las ayudas económicas existentes han propiciado que se mejore la eficiencia
energética de los mismos. En las actuaciones privadas se observa que en la mayoría de casos se rehabilita del mismo
modo, independientemente de la tipología edificatoria, orientaciones o localización. Además, son pocos los que aportan un
estudio energético en profundidad que permita seleccionar las estrategias más adecuadas. Ante esta falta de reflexión, se
evalúa la mejora que supone la actuación con criterios de eficiencia energética en la fachada de un edificio de viviendas
de los años 60, mediante la incorporación de aislamiento térmico valorando distintas soluciones constructivas, variando
sus espesores y su colocación con respecto a la fábrica original (exterior y en la cámara). Se analiza la mejora energética,
mediante simulación (software Design Builder), y el coste económico, mediante la metodología “Coste de Ciclo de Vida”, en el
que se calcula no sólo la inversión inicial sino también los costes durante la vida del edificio (ahorros energéticos, costes de
mantenimiento, etc.). Los resultados muestran que si bien el sistema de aislamiento por el exterior (SATE) desde el punto de
vista energético es el óptimo, según el espesor de aislamiento utilizado, la inversión puede no ser rentable. Para espesores
de aislamiento iguales o inferiores a 6 cm (solución más adoptada en Madrid) no es rentable. Como conclusión, este estudio
muestra la necesidad de adoptar una visión holística en la rehabilitación incorporando la perspectiva del ciclo de vida, para
poder elegir las soluciones más eficientes en cada caso.
Palabras clave: Rehabilitación, sostenibilidad, eficiencia energética, coste de ciclo de vida (CCV).
Key words: Renovation, sustainability, energy eciency, life cycle cost (LCC).
188 Energy and economic survey of the renovation of a residential building wall in Madrid
Introducción
En el conjunto de la Unión Europea, el sector de la
construcción es responsable del 40% del consumo total
de energía y del 36% de las emisiones de dióxido de
carbono. En España, las viviendas representan un 17%
del consumo de energía final y un 25% de la demanda de
energía eléctrica1. Debido a la actual crisis económica, el
sector de la construcción ha reducido drásticamente su
producción, habiendo caído en torno a un 85% respecto
a 2006 y dejando más de 3.500.000 de viviendas vacías.
Las predicciones de población del Instituto Nacional de
Estadística (INE) muestran ya un débil crecimiento de
un millón de residentes en España entre 2010 y 2020,
y pronostican una estabilización de la población para el
horizonte 2050. Por lo tanto, si España quiere cumplir con
los objetivos 20-20-20, es necesario reducir el consumo
energético y las emisiones de CO2 del parque existente.
Desde 2008 también se han promovido diversos planes
económicos con el fin de incentivar la rehabilitación
privada. En un estudio previo, se han analizado los
proyectos subvencionados por la Empresa Municipal de
Vivienda y Suelo de Madrid en el período 2010-2012, para
identificar las principales estrategias de rehabilitación
aplicadas actualmente. Los resultados muestran que se
actúa mayoritariamente sobre elementos puntuales de la
envolvente, siendo muy pocos los casos en los que se opta
por la rehabilitación integral. La cubierta es el elemento
que más se ha rehabilitado (84%), seguido de la fachada
(62%); los huecos, sin embargo, sólo representan el 23%. En
cuanto a las soluciones constructivas utilizadas en fachada,
se observa poca variedad, rehabilitándose en la mayor
parte de los casos mediante un sistema de aislamiento por
el exterior (SATE), variando el espesor del aislamiento entre
4 y 6 cm, siendo este último el más representativo.
El objetivo del presente trabajo es analizar las estrategias
actuales de rehabilitación desde el punto de vista energético
y económico. Para ello, se estudia la rehabilitación de
la fachada de un edificio de viviendas de los años 60 en
Madrid.
Descripción del caso de estudio
El edificio seleccionado se sitúa en el barrio de Aluche, un
barrio periférico al suroeste de Madrid, construido durante
los años 60 y 70 por grandes promociones de iniciativa
privada. Se trata de un edificio construido en 1966, de renta
limitada, compuesto por dos bloques de vivienda adosados,
de doble crujía, de 5 alturas y con viviendas en planta baja.
Las fachadas son de ladrillo cara vista rojo con el frente de
forjado visto y pintado de blanco. La estructura es de muros
de carga, paralelos a fachada. Ésta, como se observa en la
figura 1, está compuesta por 1 pie de ladrillo macizo cara
vista al exterior, cámara de aire de 5 cm y ladrillo hueco
sencillo al interior. Por último lleva un enlucido de yeso.
Estudio del comportamiento energético
del edificio y planteamiento de
estrategias
La transmitancia térmica de la fachada, 1,30 W/m2K, dista
significativamente de los límites exigidos por el Código
Téc ni co d e l a E difi ca ció n, q ue pa ra l a ci ud ad de M ad rid el
CTE (2009) establecía el límite de 0,66 W/m2K, mientras
que la versión actual la limita en 0,60 W/m2K. Con el fin de
poder caracterizar la envolvente y estudiar sus deficiencias
energéticas se ha realizado un estudio termográfico.
Introduction
In the European Union building sector is responsible of
40% of the total energy consumption and 36% of the CO2
emissions. In Spain, housing represents 17% of the final
energy consumption and 25% of the electricity demand1.
Due to the current economic crisis, building sector has
dramatically reduced its production, decreasing almost
85% compared to 2006. Now there are approximately
3.500.000 empty houses. The predictions of the National
Statistics Institute (INE) show a weak growth of one million
citizens in Spain between 2010 and 2012. If Spain wants to
achieve the “20-20-20” objectives, the reduction of energy
consumption and CO2 emissions of the housing stock is
necessary.
Since 2008 several economic programs have been carried
out in order to promote private renovation. In a previous
work, projects supported by the Madrid Municipal Housing
and Land Company (EMVS) in the period 2010-2012
have been analyzed in order to identify energy ecient
strategies currently applied. Results show that single
elements of the envelope are usually renovated, having
very few cases where a deep renovation is carried out. The
roof is the most upgraded element (84%), followed by the
external walls (62%). Windows, however, only represent
the 23%. Regarding the constructive solutions applied
in façades, a short range is noted, using in most cases
external thermal insulation systems (ETICS), with 4-6 cm
insulation thickness.
The aim of the present research is to analyze the current
renovation strategies both from an energetic and economic
point of view. The renovation of the external wall of a
housing block built in the 60s in Madrid has been carried
out.
Description of the case study
The selected building is located in Aluche, which is a
peripheral district in the southwest of Madrid from the 60s
and 70s, built by private developers. The block was built in
1966, and it is composed by 2 detached block, with double-
bay structure, 5-story building and with dwellings in the
ground floor. Walls are in clinker brick with the slab exposed
and painted in white. The structure is made of load-bearing
walls parallel to the façade. As it can be observed in figure
1, the walls consist of 24 cm of clinker brick outside, 5 cm
air gap and 4 cm hollow brick plastered.
Building energy demand and strategies
applied
Thermal transmittance of the wall, 1,30 W/m2K, is far from
the limit of the Spanish regulation (CTE) that for Madrid
it was established as 0,66 W/m2K, and with the new
building regulation (CTE 2013) it is limited to 0,60 W/m2K.
A thermographic study has been carried out in order to
characterize the walls. As it has seen in the plans, images
(figure 2) show that it has not any insulation material and
thermal bridges can be observed. Furthermore, it is proved
that heating system is individual for each home as there are
some heaters turned on while others are turned o.
Energy demand is calculated with the software Design
Builder. This programme has been chosen instead of
certification tools because it is more precise and each area
of the building can be modelled in detail. Moreover, the
simulation is done in dynamic regime. Energy performance
of the building is summarized in figure 3, presenting heat
189Pombo, O., García-Erviti, F., Rivela, B., Neila, J.
Como ya se observaba en los planos disponibles, en las
termografías (figura 2) se puede constatar que la fachada
carece de aislamiento y presenta puentes térmicos en
todos los forjados. Además, la instalación de calefacción es
poco efectiva, ya que gran parte del calor irradiado por los
radiadores sale al exterior debido a la falta de aislamiento
de la fachada. De este estudio también se puede deducir
que la instalación de calefacción es individual, puesto que
algunas viviendas la tienen encendida y otras no.
La demanda energética del edificio se calcula con el
software Design Builder. La elección de este programa
en lugar de las herramientas existentes de certificación
y calificación energética, se debe a que este programa es
mucho más completo y te permite definir al detalle cada
zona del edificio. Además, la simulación se hace en régimen
dinámico, por lo que se puede estudiar el funcionamiento
del edificio hora a hora si fuese necesario. En la figura 3
se muestran los resultados de la simulación para el estado
loses through the envelope, intern gains and heating and
cooling demand. As it can be observed, heat loses are
highest in external walls due to the lack of insulation and
aect directly to the conditioning demand.
The renovation of the external wall is therefore proposed.
As window-wall ratio is approximately 20%, and heat
loses are lower, the same solution will be applied in all
cases. Is, therefore, proposed to replace existing windows
by aluminium frame windows with thermal break. The
selected glazing is climalit 4.6.4. External Insulation with a
thickness of 6 cm is proposed for the external wall, because
it has been one of the most used solutions in Madrid. As
the energy requirements are increasingly restrictive, 9, 12
and 15 cm thick insulation solutions have been analysed.
Even if nowadays the ETIC system is the most used, cavity
wall insulation is also evaluated, because although from an
energetic point of view is worst, initial investment cost is
lower. Internal insulation is not considered; in addition to
Fig. 1. Plano situación, planta,
detalle constructivo e imagen
del edificio a rehabilitar.
Situation plan, plan view, detail
and image of the building.
Fig. 2. Estudio termográfico del
edificio a rehabilitar.
Thermografic study of the
existing building.
190 Energy and economic survey of the renovation of a residential building wall in Madrid
actual. El gráfico recoge tanto la demanda de calefacción y
refrigeración, como las ganancias y las pérdidas a través
de la envolvente para ver la relación de la fachada con el
consumo de calefacción o refrigeración. Se puede observar
que la fachada es el elemento que mayores pérdidas tiene
y que las pérdidas a través de la envolvente debido a la
falta de aislamiento inciden directamente en la demanda
de calefacción y refrigeración.
Por ello, se propone rehabilitar la fachada del edificio. Dado
que en este caso los huecos suponen aproximadamente
el 20% de la fachada, y como se observa en la figura 3
las pérdidas son menores, se va a considerar la misma
solución para todos los casos. Se propone sustituir las
ventanas existentes por carpinterías de aluminio con rotura
de puente térmico con vidrios dobles climalit 4.6.4. En
cuanto a la parte opaca se va a evaluar el aislamiento por el
exterior con aislamiento 6 cm de espesor, puesto que hasta
ahora ha sido el más utilizado en Madrid. Además, y dado
que las políticas energéticas cada vez son más restrictivas,
se analizan sistemas SATE con espesores de aislamiento
de 6, 9, 12 y 15 cm. Pese a que el sistema SATE es el más
extendido en la actualidad se incluye en el presente estudio
la inyección de aislamiento térmico en la cámara existente,
puesto que es un sistema inicialmente más económico,
si bien desde el punto de vista energético es peor, puesto
que no soluciona los puentes térmicos. El aislamiento por
el interior no se tiene en cuenta, porque además de los
problemas térmicos que puede acarrear, estas viviendas
son de superficies reducidas y la incorporación del
aislamiento por el interior implicaría reducir la superficie
útil de las viviendas.
Estudio energético de las estrategias de
rehabilitación
En la figura 4 se muestra la mejora que supone queda
una de las medidas de rehabilitación estudiadas. Si bien
al incorporar 5 cm de aislamiento en cámara reduce
notablemente la demanda, a medida que aumentamos el
aislamiento la reducción es menor. Aún así el sistema SATE
presenta claramente mejores resultados que el relleno de
la cámara de aire.
Considerando los datos anuales, la reducción de la demanda
oscila entre un 14%, para el caso de relleno de cámara, y un
43% para el caso de añadir 15 cm de aislamiento por el
exterior (Fig. 5).
the thermal diculties, the incorporation of the insulation
inside the house would reduce floor area.
Energy assessment of the renovation
strategies
Figure 4 shows the improvement of each renovation action.
While there is a high decrease of energy demand when
adding insulation in cavity wall, as increasing insulation,
the reduction rate decreases. Nonetheless, ETIC systems
present better results than cavity wall insulation. According
to the annual results, energy demand reduction ranges from
14% to 43%; this corresponds with cavity wall insulation
and 15 cm thick insulation respectively (fig. 5).
Life cycle of the renovation (LCC)
Nowadays, when an energy ecient renovation is carried out
in Spain, only energy savings are considered. Sometimes,
investment cost and payback periods are also calculated.
Life cycle cost, however, is rarely assessed. Durability of
materials, maintenance and renovation are thus not taken
into account. In addition to the energy assessment, the life
cycle cost has been calculated for the selected strategies,
in order to identify the most ecient. Life Cycle Cost (LCC)
is the current value of the future cash flows of a building
project over its entire life cycle. The current standard
regulation is UNE-EN 15634-4:20122.
According to this standard, the following points should be
defined in order to carry out the LCC:
Definition of the goal and scope
The objective of this assessment is to compare the
economic behaviour of the selected retrofit measures,
comparing not only the investment cost but also the impact
of the maintenance, substitution or renovation during the
lifespan of the building. System boundaries are therefore
investment cost and use stage.
The functional equivalent is 1 m2 of floor area, as it has been
done in the energy calculations. The lifespan is calculated
with the Spanish standard ECO/805/2003 3, which establish
a lifespan of 100 for residential buildings. A 53 years
lifespan is considered because the building is from 1966
and the renovation of the facade will not prolong lifespan.
Fig. 3. Comportamiento
energético del edificio en el
estado actual.
Energy performance of the
existing building.
191Pombo, O., García-Erviti, F., Rivela, B., Neila, J.
Estudio económico de las soluciones
propuestas durante el ciclo de vida (LCC)
Actualmente, cuando se habla de rehabilitación energética
o se realiza un proyecto de estas características en España,
sólo se habla del ahorro energético que supone una
solución u otra. En algunas ocasiones, se habla del coste
de inversión y del periodo de amortización de la inversión.
Pero no se habla del coste económico durante la vida útil
del edificio. Por lo tanto, no se tiene en cuenta la durabilidad,
el mantenimiento y la rehabilitación o sustitución durante
los sistemas. Para poder determinar qué sistema es más
eficiente, además del estudio energético realizado, se ha
realizado una comparación de las cinco soluciones durante
la vida del edificio. En análisis del coste del ciclo de vida
(LCC) es el análisis del valor actual de los flujos financieros
de un proyecto inmobiliario durante su ciclo de vida útil
económica futura. La norma que lo regula España es la UNE
EN 15634-4:2012 2.
Para poder realizar el análisis es necesario definir los
siguientes puntos que establece la norma:
Definición de objetivos y alcance
El objeto de la evaluación es analizar y comparar el
comportamiento económico de las estrategias de
rehabilitación seleccionadas, comparando no sólo la
inversión inicial, sino que también la repercusión que tiene
el mantenimiento y la sustitución o rehabilitación durante
la vida útil del edificio. Por ello, los límites del sistema
abarcan la inversión inicial y la fase de uso.
El equivalente funcional en este caso se considera 1m2
de superficie útil, tal y como se ha hecho en el estudio
energético. La vida útil del edificio se calcula con la Orden
ECO/805/20033 que establece la vida útil máxima de un
edificio residencial en 100 años. Dado que se trata de un
edificio de 1966 en el que sólo se va a actuar en la fachada,
considero que no se alarga la vida útil del edificio. Se
considera, por tanto, una vida útil de 53 años.
Análisis de inventario
Para realizar el coste de ciclo de vida hay que sumar los
costes iniciales, y los cotes durante la vida útil del edificio,
que se calcularán mediante el Valor Actual Neto 4, 5, que es
Inventory analysis
The total life cycle cost of a house comprises the costs of
construction, and use stage. The latter will be calculated
using Net Present Value approach 4, 5, which requires that
all future costs are discounted to their present-value
equivalent, and are calculated according to the equation (1).
Investment costs include actual building cost, the fees,
the VAT, municipal tax on building, etc. Moreover, subsides
given by the EMVS in the sustainability program 2010-2012,
that range from 3.000 to 6.000 /dwelling, are included
as incomes, in order to see the influence of the financial
supports. During the use stage, maintenance, renovation
and reparation costs are taken into account. Energy savings
are considered annual incomes, actualized to each year. 3.5
% discount rate is considered.
From the economic point of view, the best solution is the
Estado actual R. Cámara SATE 6 SATE 9 SATE 12 SATE 15
DEMANDA TOTAL 139,98 102,14 89,85 84,67 81,06 79,49
Where: N: lifespan; t: year; Ct: cass flows; r: discount rate.
(1)
Fig. 4. Comparación de la
demanda energética de
calefacción y refrigeración
mensual del estado actual del
edificio con las alternativas de
rehabilitación propuestas.
Monthly heating and cooling
energy demand comparison
between the existing building
and the alternatives proposed.
Fig. 5. Demanda anual del
edificio en el estado actual y
tras aplicar las estrategias de
rehabilitación seleccionadas.
Annual energy demand of
the existing building and the
renovation with selected
strategies.
Fig. 6. Módulos de información
aplicados a la evaluación
económica del edificio2.
Information modules applied to
the economic assessment.
192 Energy and economic survey of the renovation of a residential building wall in Madrid
el valor presente de la diferencia entre los flujos de caja
futuros, tanto positivos como negativos, y se calcula con la
siguiente fórmula:
Los costes iniciales abarcan el coste de ejecución material,
los honorarios, el IVA, el impuesto del ayuntamiento
por obras, etc. Además se incluyen como ingresos las
subvenciones que daba la EMVS en el programa 2010-
2012, que oscilaban entre 3.000 y 6.000 por vivienda en
función de la mejora obtenida, para ver cómo influyen las
ayudas económicas en el balance. Durante la fase de uso,
se consideran los costes de mantenimiento reparación
y sustitución. El ahorro energético debido a la medida de
rehabilitación implantada se introduce como ingreso anual,
actualizado a cada año. La tasa de descuento considerada
es de 3,5 %.
Desde el punto de vista económico, la mejor solución es
aquella que tenga un mayor Valor Actual Neto. Cuando el
resultado es negativo, significa que dicha inversión no es
rentable. En este caso, se observa que la solución de SATE
con 6 cm de espesor, que es la más utilizada en Madrid
actualmente, en este caso no se rentabiliza en todo el
ciclo de vida. Esto puede ser debido a que el alto coste
de inversión inicial y el mantenimiento que requiere una
fachada con revoco exterior, frente a una fachada de ladrillo
cara vista, sea superior a los ahorros energéticos anuales.
En este caso, el relleno de cámara es el más rentable desde
el punto de vista económico. En cuanto a los sistemas SATE,
el más rentable es el de 12 cm. En esto influye también que
la subvención obtenida depende del grado de mejora y que
para la solución de 12 y 15 cm es mayor que para 6 y 9 cm.
Si consideramos los resultados energéticos y económicos,
el relleno de cámara y el SATE de 12 cm son las mejores
opciones. Entrando más en detalle, el primer caso supone
una reducción de la demanda del 14%, frente al 42% que
supone el segundo. Por lo tanto, a pesar de que éste tenga
un balance económico peor el ahorro energético es mucho
mayor. En este caso, la solución óptima sería el SATE de
12 cm.
Conclusiones
Actualmente la rehabilitación se analiza sólo en términos
de ahorros energéticos y emisiones de CO2. En muchos
casos se incluye el coste de inversión y el periodo de
amortización de manera simplificada, sin considerar los
flujos de caja durante la vida del edificio. Para este edificio,
la rehabilitación con sistemas de aislamiento por el exterior
(SATE) con espesores de aislamiento igual o inferiores a 6
cm no es rentable, por lo que no se amortiza jamás.
Visto los resultados, es necesario evaluar la rehabilitación
de viviendas desde una perspectiva más holística,
one with higher NPV. If the result is negative, the investment
becomes unprofitable. In this case, the 6 cm-thick ETICS
solution, which is the most usual in Madrid, is unprofitable.
This can be because of the high invest cost and high
maintenance cost of a plastered facade compared with a
clinker brick facade. The cavity wall insulation is here the
most profitable investment. Among ETICS systems, 12cm-
thick insulation solution is the most cost-eective. This is
aected by the subsides, which depend on the degree of
improvement, and that is higher for 12 and 15 cm-thick
solutions than for 6 and 8 cm-thick ones.
ETICS 12 cm-thick insulation and cavity wall insulation are
the best options. For the energy savings, they are 42% and
14% respectively. Even if the economic balance is better
for the cavity wall insulation, the energy savings are much
lower. In this case, ETICS 12 cm-thick would be the optimal
solution.
Conclusion
Housing renovation is only analyzed in terms of energy
savings and CO2 emissions reductions. Sometimes,
investment cost and payback period are also calculated,
while durability maintenance and renovation of materials
are rarely taken into account. For this building, adding 6 cm
or less of external insulation becomes unprofitable. This
solution is the most common solution in Madrid.
In view of the results achieved, housing energy ecient
renovation should be assessed from a more holistic
approach, considering the entire life cycle of the building.
Durability of materials, maintenance, renovation and
reparation are currently not taken into account and can play
a role in the selection of the optimal strategies.
Donde: N: vida útil; t: año; Ct: flujos de caja; r: tasa de descuento.
(1)
R. Cámara SATE 6 SATE 9 SATE 12 SATE 15
Valo r Ac tual Ne to 75,28 -8,63 19,48 28,54 21,68
Fig. 5. Demanda anual del
edificio en el estado actual y
tras aplicar las estrategias de
rehabilitación seleccionadas.
Annual energy demand of
the existing building and the
renovation with selected
strategies.
193Pombo, O., García-Erviti, F., Rivela, B., Neila, J.
considerando el ciclo de vida del edificio. Datos como
durabilidad de los materiales, mantenimiento, reparación,
y reposición actualmente no se tienen en cuenta y pueden
repercutir en la elección de las soluciones óptimas.
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194 Energy and economic survey of the renovation of a residential building wall in Madrid
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Article
Full-text available
It is well recognized that in the long run, the implementation of energy efficiency measures is a more cost-optimal solution in contrast to taking no action. However, the Net ZEB concept raises a new issue: how far should we go with energy efficiency measures and when should we start to apply renewable energy technologies? This analysis adopts the LCC methodology and uses a multi-family Net ZEB to find the answer to this question. Moreover, it looks at the issue from the building owner’s perspective, hence it should be seen as a private economy analysis. The study includes three levels of energy demand and three alternatives of energy supply systems: (1) photovoltaic installation with photovoltaic/solar thermal collectors and an ambient air/solar source heat pump; (2) photovoltaic installation with a ground-source heat pump; (3) photovoltaic installation with district heating grid. The results indicate that in order to build a cost-effective Net ZEB, the energy use should be reduced to a minimum leaving just a small amount of left energy use to be covered by renewable energy generation. Moreover, from the user perspective in the Danish context, the district heating grid is a more expensive source of heat than a heat pump for the Net ZEB.
Article
The importance of the built environment from an environmental impact and energy use perspective is well established. High thermal efficiency of the constructed building envelope is a key strategy in the design and construction of buildings which limit use of active space conditioning systems. Australia's current housing stock is thermally poor and national energy performance standards are relatively weak when benchmarked against international best practice. A lack of data has impeded the policy debate and a significant gap in analysis remains a lack of empirical research into the life-cycle cost implications of increased building thermal efficiency, particularly for residential buildings. This paper applies an integrated thermal modeling, life cycle costing approach to an extensive sample of dominant house designs to investigate life cycle costs in a cool temperate climate, Melbourne Victoria. Empirical analysis provides new insights into lifetime costs and environmental savings for volume housing design options and identifies sensitive factors. Results suggest that the most cost-effective building design is always more energy efficient than the current energy code requirements, for the full time-horizon considered. Findings have significant policy implications, particularly in view of present debates which frequently present higher energy efficiency standards as prohibitive from a costs perspective.
Datos como durabilidad de los materiales, mantenimiento, reparación, y reposición actualmente no se tienen en cuenta y pueden repercutir en la elección de las soluciones óptimas
  • O Pombo
  • F García-Erviti
  • B Rivela
  • J Neila
Pombo, O., García-Erviti, F., Rivela, B., Neila, J. considerando el ciclo de vida del edificio. Datos como durabilidad de los materiales, mantenimiento, reparación, y reposición actualmente no se tienen en cuenta y pueden repercutir en la elección de las soluciones óptimas.
Una visión-país para el sector de la edificación en España. Plan de acción para un nuevo sector de la vivienda
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Cuchí A, Sweatman P. Informe GTR 2012. Una visión-país para el sector de la edificación en España. Plan de acción para un nuevo sector de la vivienda. http://www.gbce.es/archivos/ckfinderfiles/GTR/INFORME%20GTR%202012.pdf. (Último acceso 30/05/14).
de 27 de marzo, sobre normas de valoración de bienes inmuebles y de determinados derechos para ciertas finalidades financieras
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Ministerio de Economía. Orden ECO/805/2003, de 27 de marzo, sobre normas de valoración de bienes inmuebles y de determinados derechos para ciertas finalidades financieras. BOE núm 85. 2003.
Orden ECO/805/2003, de 27 de marzo, sobre normas de valoración de bienes inmuebles y de determinados derechos para ciertas finalidades financieras. BOE núm 85
  • Economía Ministerio De
Ministerio de Economía. Orden ECO/805/2003, de 27 de marzo, sobre normas de valoración de bienes inmuebles y de determinados derechos para ciertas finalidades financieras. BOE núm 85. 2003.
Sostenibilidad en la construcción. Evaluación de la sostenibilidad de los edificios. Parte 4: Marco para la evaluación del comportamiento económico
  • Une-En
UNE-EN 15643-4:2012 Sostenibilidad en la construcción. Evaluación de la sostenibilidad de los edificios. Parte 4: Marco para la evaluación del comportamiento económico.