Rehabilitació passiva cap a l nzeb.

(1)

Rehabilitació passiva cap a l’nZEB.

Experiències RePublic_ZEB i altres projectes europeus

Joana Ortiz, Investigadora

Grup d’Energia Tèrmica i Edificació

Institut de Recerca en Energia de Catalunya, IREC

(2)

The sole responsibility for the content of this webpage lies with the authors. It does not necessarily reflect the opinion of the European Union. Neither the EACI nor the European Commission are responsible for any use that may be made of the information contained therein.

Edificis de consum d’energia quasi nul

• La reducció del consum energètic dels edificis a nivells quasi nul (nZEB) és

una de les direccions prioritàries per a millorar el rendiment energètic del

sector de l’edificació.

• Directiva 2010/31/EC (EPBD)

– 31/12/2018

Edificis nous ocupats i propietat de les autoritats

públiques seran edificis de consum d’energia quasi nul

– 31/12/2020

Edificis nous seran edificis de consum d’energia quasi

nul

– Els estats membres elaboraran plans nacionals destinats a augmentar el

número d’edificis de consum d’energia quasi nul.

(3)

RePublic_ZEB – Objectius

• El projecte RePublic_ZEB se centra en les estratègies i polítiques

econòmicament sostenibles per fer complir la transformació del parc d’edificis

públics cap a nZEB, d’acord amb els objectius europeus 20/20/20.

• Els principals objectius són:

– Donar suport als països europeus del

mediterrani i del sud-oest per promoure

solucions tècniques concretes per a la

rehabilitació cap a nZEB del parc públic

d’edificis mitjançant l’increment de la

confiança en els conceptes nZEB per part

dels diferents actors involucrat en el procés.

– Prendre mesures concretes per accelerar la

(4)

RePublic_ZEB – Context legislatiu

• Transposició de la EPBD:

– Definició nZEB

– Requeriments de demanda energètica

– Requeriments d’energies renovables

- Deliverable 3.1 Report on EPBD implementation available in

www.republiczeb.org

(April 2015)

- L. Aeleneia et al., New Challenge of the Public Buildings: nZEB Findings from IEE RePublic_ZEB Project. 6th International Conference on

Building Physics for a Sustainable Built Environment. 14-17 June 2015, Torino, Italy.

(5)

RePublic_ZEB – Mètode

ANÀLISIS ESTOC

EDIFICIS PÚBLICS

SELECCIÓ

TIPOLOGIES

PRIORITÀRIES

EDIFICIS DE

REFERENCIA

MESURES

D'EFICIÈNCIA

ENERGÈTICA

ANÀLISIS

COST-BENEFICI

REQUERIMENTS nZEB:

-

Demanda energètica

-

Energies renovables

Superfície

Consum

Energètic

Transformar un edifici públic existent cap a nZEB significa

aplicar tecnologies de renovació que aconsegueixin:

- Mínim de cobertura mitjançant energies renovables

- Reduir l’energia primària i/o les emissions CO

₂

per sota

del cas òptim

(6)

RePublic_ZEB – Mètode

Primary energy factors (IDAE, 2014):

Electricity :

2.461 kWh

primary

/kWh

final

Natural gas:

1.195 kWh

primary

/kWh

final

Source:

• Christoph Peters et al.

• Cadastral register

• Spanish Health Ministry

• Ajuntament de Barcelona

• Sports Catalan Centre

• Euronet 50/50

Energia primària: calefacció, refrigeració, ACS i il·luminació

Source:

• Energy certificate database from February

2014- June 2014, ICAEN

Source:

• Social housing: MARIE project,

• Offices: Ministerio de Industria, Energía y Turismo,

Spanish Hospitals: IDAE

• Sportive: Diputació de Barcelona, ICAEN

(7)

RePublic_ZEB – Mètode

HOSPITALS:

Hospital Joan XXIII de Tarragona

OFICINES:

Oficines Generalitat de Catalunya

C/Sepúlveda

(8)

RePublic_ZEB – Mètode

Característiques dels edificis de referencia

Categoria

Oficines

Hospital

Superfície

5,000 m

2 10,000 m

2 Any de construcció

1980-2006

Propietats tèrmiques de

l’envolupant

1ra normativa tèrmica

(NBE-CT-79)

1ra normativa tèrmica

(NBE-CT-79)

Horari d’ocupació

12h/dia, 5 dies/setmana

24h/dia, 7 dies/setmana

Instal·lacions

Bomba de calor

Caldera gas natural

Refredadora

Usos energètics

Calefacció

Refrigeració

Il·luminació

Calefacció

Refrigeració

Il·luminació

Aigua calenta

(9)

RePublic_ZEB – Mètode

Mesures d’eficiència energètica

Energy Efficiency measures

OFFICE

HEALTH-CARE

levels

1

4

4 -2

2

2 -3

4

4 -4

2

2 -5

3

3 -6

2

1 1-fixed sadings; 2- movable zhadings

7

3

2 Combined with heating generator

8

0

1 Combined with heat pump

9

3

0 -10

0

3 -11

2

3 -12

0

2 -13

0

2 -14

3

3 -15

2

3 -16

1

1 -17

4

4 -18

1

1 Combined with chiller and heating generator

19

1

1 Combined with heat pump

1026

1656

Considering measures and levels

338

288 Considering only measures

Comments

Indicator 5: Number of "packages of measures " to be analysed by the cost/beneft analysis

Thermal solar systems (SOL)

External wall thermal insulation (VF): ventilated façade.

External wall thermal insulation (CWI-EW): cavity wall insulation

Roof thermal insulation (INS-R)

Floor thermal insulation (INS-F)

Window thermal insulation

Solar shading systems (SHAD)

High efficiency generator for space heating (GHS)

High efficiency chiller (CHIL)

High efficiency generator for DHW (HES-DHW)

High efficiency combined generator for space heating and hot water

Heat pump for heating and cooling

Tri-generation plant for heating + cooling + DHW + Electricity

Emitter (VRV)

PV system (PV)

Heat recovery ventilation system (ERVS)

Improving Control System (ICS)

Lighting power density (LPD) and control system (LCS)

Emitter (fan coil)

(10)

RePublic_ZEB – Mètode

(11)

RePublic_ZEB – Mètode

GLOBAL COST CALCULATION

Purchase price of energy consumed

Additional value of purchase

Environmental cost

Total cost of energy

consumed

Sale price of energy exported

Additional value of sale

Environmental cost (-)

Total income of energy

exported

Component cost

Additional Initial value

Initial investment cost

Replacement cost

Disposal cost

Total replacement cost

Final value of

components

Maintenance cost

Energy costs

Investment costs

Running costs

GLOBAL COSTS

Costos globals

(12)

RePublic_ZEB – Mètode

Objectiu del anàlisis cost-benefici:

• Establir els requeriments per rehabilitar els edificis públics amb criteris nZEB:

– Màxima demanda energètica

– Màxim consum d’energia primària

– Mínima fracció d’energies renovables

(13)

Mesures passives – Impactes

Reducció de la demanda energètica

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

CATALONIA

N orm al ized To tal E ne rgy Use

Existing Building Stock RR MARIE Reference Year 2020 2035 40% 26% 34% Reference year 2035 - RR Heating

Cooling and Ventilation Others 36% 21% 43% 37% 20% 43% 2035 - MARIE

RR strategy (Rapid Results): intervencions parcial

MARIE srategy: renovació energètica integral

(14)

Mesures passives – Impactes

Millora del confort ambiental

Confort ambiental depèn de:

-

Característiques físiques de l’entorn: factors ambientals i arquitectòniques

-

Característiques de la persona: factors personals i sòcio-culturals

Desconfort ambiental

Amenaces per la salut

Desconfort tèrmic

Malalties cardiovasculars

Augment de morts per fred/calor

Creixement de fongs

Malalties respiratòries

Símptomes depressius

Exposició al soroll

Malalties cardiovasculars

Malalties mentals

Qualitat de l’aire interior

Malalties respiratòries

Falta de llum natural

Malalties mentals

Informe BPIE 2015  incloure requeriments mínims de confort i salut a les normatives de

construcció de cada país  garantir un disseny adequat per les persones

Source: Bonnefoy X. Inadequate housing

and health: an overview. International

Environment and Pollution, Vol. 30. 2007

(15)

Mesures passives – Impactes

OptiHab

Optimització passiva: confort tèrmic com a criteri

Costos

inversió inicial

(€/hab)

Desconfort (%)

Desconfort

Confort

Situació actual

(16)

Mesures passives – Impactes

Criteris de la selecció de les mesures passives:

Hores de sobreescalfament < 1%  eliminar aire condicionat

Millora el confort a l’hivern

 reduir demanda de calefacció

PERCENTATGE D’INSATISFETS (LPD):

• Percentatge del temps que el usuaris es troben en condicions de desconfort.

• Període de càlcul: anual i per estacions

• Condició de confort : LDP < 20%

Carlucci S., Thermal Comfort Assessment of Buildings, Springer, 2013

PERCENTATGE D’HORES DE SOBREESCALFAMENT (P

_OH

)

• Percentatge de vegades que la temperatura supera el límit superior de confort.

• Període de càlcul: estació càlida

• Condició de confort : P

_OH

< 1%

OptiHab

Optimització passiva: confort com a criteri

• Avaluació de les mesures passives per:

– Garantir el confort tèrmic dels usuaris durant el període càlid i fred

– Reduir, en el possible, el desconfort tèrmic dels usuaris només amb mesures passives

– Prioritzar les mesures passives davant de les actives

(17)

Mesures passives – Impactes

OptiHab

Optimització passiva: confort com a criteri

Edifici plurifamiliar (1990-2006)

Clima: Barcelona

18

22

26

30

34

0 5000

10000

15000

20000

25000

30000

BC

NATURAL VENTILATION

In

ve

stm

e

n

t

(€

/d

wel

lin

g

)

LDP ALD - Annual period (%)

Overheating (hours)

41

150

18

22

26

30

34

0 5000

10000

15000

20000

25000

30000

BC

NO NATURAL VENTILATION

In

ve

stm

e

n

t

(€

/d

wel

lin

g

)

LDP ALD - Annual period (%)

41

150

(18)

Mesures passives – Impactes

• Revalorització de l’edifici

t

anys

0 Valor(€)

Inversió

rehabilitació

Valor afegit

El valor econòmic de l’edifici pot arribar a augmentar fins al 25%

(valoració feta en base a edificis d’habitatges)

(19)

ZEMedS Project

Zero Energy Mediterranean Schools

• Pretén

proporcionar

assistència

tècnica i financera per contribuir

satisfactòriament la política energètica

de la Unió Europea establint un model

de renovació integral de centres

docents en clima Mediterrani.

•Es dirigeix a 2 públics diferenciats:

– Responsables d'edificis escolars

– Equips de disseny

• Es planteja un canvi de paradigma,

afegint l’objectiu d’aconseguir escoles

saludables, i no partir dels punts de

confort de partida existents a l’edifici.

Energies

renovable

tèrmiques

o

elèctriques

Renovables

addicionals

Fotovoltaica

eòlica

Calefacció

Il·luminació

Aigua

calenta

Aigua

calenta

Ara

Millor IEQ

Demanda

reduïda

Energies

renovables

nZEB

TÈRMICA

ELECTRICITAT

Aigua

calenta

Il·luminació

Ventilació

Il·luminació

(20)

ZEMedS Project

Zero Energy Mediterranean Schools

Criteris clau

Escola

nZEB

Demanda de

calefacció

molt baixa

Evitar

sobreescalfa

ment

Abastiment

d’energies

renovables

Garantia

d’IEQ

Conscienciaci

ó

Usuaris/

educació per

a la següent

generació

Arquitectura

local

Objectiu i

beneficis

Definició nZEB

Criteris clau

Escoles nZEB:

requisits

Requisits

metodològics

Casos

especials

Observacions

Objectiu i

beneficis

Estratègies

tècniques

Solucions

Costs

Finançament

Estratègies

operatives

(21)

Pas 1: 3 propostes de renovació d’obertures i instal·lació de proteccions solars (variant A, B i C) i

instal·lació ventilació mecànica amb recuperador de calor

Pas 2: 3 propostes (variant A, B i C) per façanes i cobertes

Variant A

Variant B

Variant C

Pas 1

U finestres i portes

exteriors

1.8 6mm/16mm(aire)/6

mm baix emissiu

(<0.04) fusteria

d’alumini amb

trencament de pont

tèrmic. Ug=1.64 Uf=

2.2

1.5 6mm/16mm(argó)/

6mm baix emissiu

(<0.04) fusteria

d’alumini amb

trencament de pont

tèrmic. Ug=1.34 Uf=

2.2

1.4 6mm/16mm(argó)/

6mm baix emissiu

(<0.04 amb fusteria

de fusta. Ug=1.34

Uf= 1.8

Protecció solar

Lames mòbils exteriors

Ventilació mecànica

Ventilation system with heat recovery (control when occupancy) 6.5 l/s person, 70% heat recovery

Pas 2

U cobertes

0.30 Sistema d'aïllament

per l’interior (12 cm

de llana mineral)

0.22 Sistema d'aïllament

per l’interior (17 cm

de llana mineral)

0.15 Sistema d'aïllament

per l’interior (25 cm

de llana mineral)

U façanes

0.4 Sistema d'aïllament

per l’exterior (7 cm

de poliestirè

expandit)

0.3 Sistema d'aïllament

per l’exterior (10

cm de poliestirè

expandit)

0.2 Sistema d'aïllament

per l’exterior (17

cm de poliestirè

expandit)

U terra en contacte

amb el terreny

actual (U 1.4)

ZEMedS Project

Zero Energy Mediterranean Schools

Cas d’estudi – mesures passives i actives

(22)

STEP-2-SPORT

Coordinador:

Socis del projecte:

- Agències de

l’energia de Cat (ICAEN), Polònia, Itàlia,

Bulgària i Suècia

- Enginyeries i despatxos d’arquitectes (p.ex. Pich Aguilera)

Duració del projecte:

Març 2014 - Febrer 2017

Objectiu principal:

Promoure la renovació energètica de centres esportius

existents amb la finalitat

d’assolir edificis amb consum

d’energia quasi nul

https://step2sport.eu

(23)

STEP-2-SPORT

Millores passives proposades en centres esportius pilots:

-

Aïllament per insuflació

-

Aïllament per l’exterior de façanes (EPS, XPS, …)

-

Aïllament de cobertes

-

Millora de tancaments (p.ex vidre doble)

-

Proteccions solars

Exemple: Proposta de substitució de la coberta de la pista de gel de

Puigcerdà:

Estalvi energètic

15%

Estalvi econòmic

16.000 €/any

Inversió

205.000 €

(24)

Moltes gràcies

www.republiczeb.org

Joana Ortiz – jortiz@irec.cat

Grup d’Energia Tèrmica i Edificació

Institut de Recerca en Energia de Catalunya, IREC