31.3.14

INSTALACIÓN DE CONDUCTOS DE CLIMATIZACIÓN

Introducción
Características
Paneles rígidos de lana de vidrio aglomerada con resinas termoendurecibles. Una de sus caras, la que constituirá la superficie externa del conducto, está recubierta de un revestimiento que actúa de barrera de vapor y proporciona estanqueidad al conducto. La otra cara, la interior del conducto, puede aparecer con revestimiento de velo de vidrio, de revestimiento de aluminio o con tejido neto.
Aplicaciones
Construcción de conductos para la distribución de aire en instalaciones de calefacción, ventilación y aire acondicionado.


Los diferentes tipos de revestimientos y densidades de los paneles de lana de vidrio definen los distintos productos que constituyen la gama CLIMAVER.


En los paneles CLIMAVER PLUR R y CLIMAVER A2 el canto macho dispone de un rebordeado interior, que se consigue prolongando el revestimiento de aluminio del panel y adaptándolo a la forma del borde del canto.


En CLIMAVER Neto y A2 Neto se protege el canto macho del panel, igualmente.
Los paneles CLIMAVER Neto constituyen uno de los últimos desarrollos en la familia CLIMAVER y proporcionan los valores más altos de absorción acústica para un conducto.
El Método del Tramo Recto
Una red de distribución de aire por conductos está formada por tramos rectos, donde la velocidad y la dirección del aire no varían, y por figuras, tramos donde el aire cambia de velocidad y/o dirección.
El Método del Tramo Recto, basa la construcción de la red de conductos en la unión de elementos o figuras obtenidos a partir de conductos rectos.
Este método presenta claras ventajas con respecto a otros métodos tradicionales, como, por ejemplo, el método de tapas:
– Mayor precisión
– Resistencia y calidad
– Menores pérdidas de carga
– Mejor acabado
– Menores desperdicios
El Método del Tramo Recto puede utilizarse con cualquiera de los paneles CLIMAVER.
Los paneles CLIMAVER, disponen de un revestimiento exterior exclusivo, con marcado de líneas guía, que facilita el corte de los conductos rectos para la obtención de figuras y elimina riesgos de errores en el trazado.
Las herramientas MTR, realizan el corte de conductos rectos para su transformación en figuras, con los ángulos de corte necesarios. Debido a su especial configuración, realizan un corte limpio y preciso, con la inclinación adecuada a cada caso.
En el Método del Tramo Recto son imprescindibles:
• Cola CLIMAVER especialmente desarrollada para lana de vidrio. Debe emplearse siempre en el montaje. Sirve para sellar y aportar una mayor resistencia de las uniones de las piezas de conducto fabricadas bajo el Método del Tramo Recto.
• Cinta CLIMAVER. Cinta adhesiva de aluminio para el sellado exterior de los conductos. La cinta incorpora el marcaje de la palabra CLIMAVER como garantía de calidad y de cumplimiento de los requisitos necesarios para esta aplicación.
El Sistema CLIMAVER Metal®
Las mayores exigencias en aspectos relativos a la calidad del aire interior y de las instalaciones han motivado el desarrollo del nuevo Sistema CLIMAVER Metal en el que el montaje de los conductos también se basa en el denominado Método del Tramo Recto.
El Sistema CLIMAVER META L es una alternativa de montaje que proporciona mayor calidad.
a) Componentes del SISTEMA CLIMAVER METAL®
• PANELES CLIMAVER: El sistema CLIMAVER META L puede instalarse con cualquier panel CLIMAVER excepto CLIMAVER Plata.
• PERFIVER®: perfilería patentada compuesta por dos tipos de perfiles: PER FIVER L y PER FIVER H.
• PERFIVER L: su misión es reforzar y cubrir las juntas longitudinales internas de los conductos.


• PERFIVER H: rebordea los cantos del panel de lana de vidrio en las conexiones a unidades terminales (rejillas...), máquinas ( juntas elásticas, marcos metálicos...) y compuertas (de inspección, cortafuego...). El perfil PER
FIVER H no es exclusivo del Sistema CLIMAVER Metal.
El perfil Perfiver H no es de uso exclusivo al Sistema CLIMAVER Metal, sino que tiene aplicación para realización de puertas de acceso y enganches a máquinas para todo tipo de CLIMAVER.


• Cola CLIMAVER.
• Cinta CLIMAVER.
b) Ventajas del SISTEMA CLIMAVER METAL®
Los conductos del SISTE MA CLIMAVER META L basados en el montaje con el Método del Tramo Recto y compuestos por los elementos indicados en el apartado anterior, han sido desarrollados para añadir a los 12 años de garantía que aportan los paneles de la gama CLIMAVER cualidades adicionales de resistencia y facilidad de mantenimiento. Los múltiples ensayos a los que se han sometido los conductos del SISTE MA CLIMAVER META L avalan las ventajas que a continuación se mencionan:
• Homologación de los conductos del SISTE MA CLIMAVER META L por empresas de limpieza de conductos de reconocido prestigio y según métodos avanzados de uso extendido a nivel internacional. (Ver «Manual de Conductos de Aire Acondicionado CLIMAVER» para más información.)
• Durabilidad. Los conductos del SISTE MA CLIMAVER META L, han superado satisfactoriamente tests de envejecimiento acelerado basados en múltiples ciclos con variación de temperatura y humedad. El más conocido de estos tests es el FLORIDA TEST (21 ciclos de 8 horas de duración con variaciones de Humedad Relativa de 18% a 98% y de Temperatura de 25 ˚C a 55 ˚C).
• Mayor resistencia mecánica a la presión. Los ensayos realizados bajo la Norma europea EN 13403 y americana UL 181 permiten a los conductos del SISTE MA CLIMAVER META L alcanzar presiones estáticas de 800 Pa (80 mm.c.a.)
• Ensayo de no proliferación de mohos. Los conductos no favorecen el desarrollo de microorganismos ni mohos según se demuestra en el ensayo realizado en laboratorio independiente y de acuerdo con las citadas normas.
• V elocidad de circulación de aire de hasta 18 m/s.
• E levada absorción acústica.
• Máxima estanqueidad: Al igual que el resto de la Gama CLIMAVER, los conductos del SISTE MA CLIMAVER META L, son los que presentan menores valores de pérdidas por filtraciones.

28.3.14

PATOLOGIAS Y PROTECCION DE LA MADERA EN SERVICIO

INTRODUCCIÓN
Los aspectos que serán tratados en esta unidad se refieren a los factores que afectan a la madera por el hecho de ser materia orgánica, susceptible al ataque de seres vivos que pueden provocar su total degradación, a la acción de agentes bióticos que pueden destruirla o degradarla y al tratamiento necesario en función de los requerimientos de durabilidad a que vaya a estar expuesta la madera en servicio o encastillada para ser montada y formar parte de una estructura de una vivienda de madera.
Por estas razones, la imagen generalizada que se tiene de la madera es de un material poco durable. La verdad es que sólo en parte se puede afirmar que es así, ya que si se analiza que frente al oxígeno del aire la madera no reacciona, como sucede con los metales que se oxidan, o que es muy poco sensible a la luz que degrada los plásticos, se puede concluir que la madera es prácticamente inalterable por los agentes físicos del medio ambiente.
Por otro lado, con respecto a la presencia de insectos y hongos (agentes bióticos), la madera no es susceptible de ser atacada en todas las condiciones, existen soluciones arquitectónicas que permiten evitarlo, entre otras formas.
La idea de durabilidad que se tiene de otros materiales es difícil compararla con la de la madera. Si bien la madera se degrada, se debe tener presente en qué condiciones esto ocurre, ya que existen un sinnúmero de protectores que garantizan su durabilidad.


Basta recordar los cientos de años que se han mantenido las estructuras de innumerables catedrales en Europa e iglesias de la isla grande de Chiloé en el Sur de Chile, por el simple hecho de haber previsto una pequeña mantención para proteger la estructura contra la humedad del ambiente.
AGENTES BIÓTICOS DESTRUCTORES DE LA MADERA
La degradación de la madera se puede deber a diferentes causas y es importante saber en cada caso, el principal agente causante de dicha degradación, lo que permitirá elegir el modo de proteger la madera.
Causas biológicas:
Para que los agentes biológicos se desarrollen y subsistan se requiere que existan ciertas condiciones como son:
• Fuente de material alimenticio para su nutrición.
• Temperatura para su desarrollo. El intervalo de temperatura es de 3º a 50º, siendo el óptimo alrededor de los 37 ºC.
• Humedad entre el 20 % y el 140 %, para que la madera pueda ser susceptible de ataques de hongos. Por debajo del 20 %, el hongo no puede desarrollarse y por sobre 140 % de humedad, no existe el suficiente oxígeno para que pueda vivir.
• Una fuente de oxígeno suficiente para la subsistencia de los micro-organismos.
Al existir las condiciones descritas, el ataque biológico es factible que ocurra, pudiendo producir alteraciones de importancia en la resistencia mecánica de la madera o en su aspecto exterior.
Hongos cromógenos
Se caracterizan por alimentarse de las células vivas de la madera.
El efecto importante que producen es un cambio de coloración, la madera toma un color azulado, pero en general no afecta a su resistencia, dado que no altera la pared celular.


Según lo expuesto, una madera azulada no debería depreciarse más que por su aspecto, pero la realidad es que el hecho de presentar dicha coloración, es signo de que la madera ha estado expuesta a condiciones favorables para el desarrollo de hongos de pudrición, y si bien todavía no es visible su ataque, probablemente éste se ha producido en alguna medida.
Hongos de pudrición
En este caso los hongos se alimentan de la pared celular, causando una severa pérdida de resistencia, impidiendo cualquier tipo de aplicación, ya que la madera puede desintegrarse por la simple presión de los dedos.
En un ataque de pudrición se suelen desarrollar muchos tipos de hongos, cada uno de los cuales actúa en un determinado intervalo de degradación, dependiendo si el hongo se alimentó de la lignina o de la celulosa.


La pudrición blanca es causada por hongos que se alimentan de la lignina, dejando la celulosa de color blanco. En este caso la madera se rompe en fibras, por lo que también se denomina pudrición fibrosa.
La pudrición parda es causada por hongos que se alimentan de la celulosa dejando la lignina, caracterizada por su color pardo. La madera se desgrana en cubos, por lo que también se le conoce como pudrición cúbica.
Mohos
Son hongos que tienen una apariencia de algodón fino. La extensión de estos depende fundamentalmente de la temperatura y de una humedad abundante.
Afectan a la madera en su aspecto superficial y se pueden eliminar cepillando la pieza, no causan daños a la resistencia ni a otras propiedades.
Si no se eliminan oportunamente puede que la pieza de madera sea fácilmente atacada por hongos de pudrición, ya que el crecimiento de mohos estimula su desarrollo.


Insectos
Existe una gran cantidad de insectos que usan la madera para reproducirse y vivir y se alimentan de la celulosa que ésta contiene. El daño se produce debido a que sus larvas, orugas y adultos abren galerías en la madera para obtener alimento y protección. Dentro de estos insectos figuran los siguientes:
Coleópteros
Los coleópteros xilófagos pueden ser agrupados en tres categorías:
a) Insectos que requieren un contenido de humedad en la madera mayor al 20%, siendo la familia más importante los Cerambícidos, cuyas larvas se alimentan de almidón, azucares y substancias albuminoideas de la madera. La mayoría ataca a los árboles en pie y un número reducido de especies invade la madera que se encuentra encastillada, tanto de coníferas como latifoliadas.


b) Insectos que atacan maderas parcialmente secas (menos del 18 % de humedad), siendo la albura habitualmente la zona afectada.
A este grupo pertenecen los Líctidos, que se caracterizan porque las larvas se alimentan del almidón contenido en la pared celular, para lo cual practican galerías de alrededor de 1 mm de diámetro, destruyendo la madera y dejando tras de sí un aserrín muy fino.
No atacan a las coníferas, solamente a las latifoliadas.


c) Insectos que atacan a las maderas secas, tanto coníferas como latifoliadas, y que pertenecen a la familia de los Anóbidos, comúnmente llamados Carcoma, que se alimentan a expensas de la celulosa y lignina.


Su tamaño es relativamente pequeño, con una longitud desde 2,5 mm hasta 8,5 mm y practica galerías de unos 2 a 3 mm de diámetro, dejando tras de sí un aserrín un poco menos fino que el de los Líctidos.
Termitas
Son los ataques de estos insectos los que pueden causar mayores daños a la estructura de madera de una vivienda.


En Chile hay termitas endémicas, muy reconocidas tanto en el Sur como el Norte del país, que construyen sus nidos dentro de la madera a la cual atacaron, alimentándose principalmente en su estado larvario.
La termita subterránea, especie norteamericana introducida a nuestro país a mediados de los años 80 en embalajes de madera, no vive en la madera, sino en termiteros que se ubican normalmente al interior del suelo y árboles (caso no muy común). Las obreras se dirigen a la zona donde existe celulosa para alimentarse, construyendo galerías por el interior del suelo, y por muros exteriores, las que pueden llegar a medir centenares de metros.
Son capaces de introducirse entre los cimientos, sobrecimientos, radieres y muros de las edificaciones taladrando el hormigón, aprovechando las grietas, las cañerías y ductos que atraviesan estas estructuras o practicando galerías exteriores a base de una argamasa extraordinariamente dura.
Las colonias están conformadas por distintas castas como son las reproductoras, soldados y obreras, estas últimas son las que buscan el alimento celulósico y alimentan al resto de la colonia.
Las obreras desarrollan galerías en dirección de la fibra, dejándolas libres de aserrín, dado que todos los días deben volver a su termitero. Las huellas de ataque son tubos de barro, sin embargo, es usual ver el daño sólo cuando la madera falla por falta de resistencia. Estos insectos requieren de humedad para poder vivir, elementos que se encuentran en el suelo y las áreas húmedas de la estructura, pero atacan maderas secas.

26.3.14

POTENCIAL DE AHORRO ENERGÉTICO EN LA REHABILITACIÓN

Para estimar el potencial de ahorro energético si se rehabilita energéticamente en Euskadi, se toman los resultados de ahorro para la vivienda tipo52 analizada, y se extrapolan los resultados teniendo en cuenta que se vayan a rehabilitar viviendas de clase energética E y F (712.470 viviendas; el 85% de los hogares), bajo dos posibles tasas de rehabilitación anual:
- Rehabilitación del 1% de los hogares E y F al año.
- Rehabilitación del 3% de los hogares E y F al año.
Se ha de tener en cuenta que el consumo energético anual promedio por hogar en el año 2010 en el País Vasco es de 0,75 tep/año (EVE, 2011), si bien, el porcentaje de este consumo que se corresponde con la demanda energética de calefacción y agua caliente sanitaria es del orden del 68%. De manera que la demanda energética para cubrir las necesidades de calefacción y ACS suma unos 0,508 tep/año (ver tabla siguiente).


Habiéndose considerado que se vayan a rehabilitar viviendas de clase energética E y F (aproximadamente 712.470 hogares), cuyo consumo total respecto al cómputo total del sector residencial ascendería a unos 362 ktep, se muestran en la tabla siguiente los ahorros energéticos potenciales bajo las hipótesis de rehabilitación consideradas del 1% o 3% (ver tabla 21), y para los “saltos” energéticos establecidos.


En la tabla siguiente, se presenta el potencial de ahorro energético respecto al consumo del sector para cubrir las necesidades térmicas de las viviendas.
Teniendo en cuenta las consideraciones realizadas anteriormente sobre la viabilidad técnica y económica de alcanzar la calificación B (ahorros superiores al 70% por vivienda), se consideran unos ahorros potenciales de entre el 0,43% y el 1,89% anual sobre la demanda energética de las viviendas E y F, lo que en términos del consumo de todo el sector residencial, se traduce en ahorros estimados entre el 0,36% anual y el 1,60% anual, teniendo en cuenta la mayor o menor tasa de rehabilitación anual aplicada y el mayor o menor grado de ahorro en las viviendas (ver tabla siguiente).


Mediante la implementación de medidas de ahorro y eficiencia energética en el sector de los edificios, se abre una oportunidad para reducir el consumo energético en la CAPV y generar puestos de trabajo a nivel local. Dada la necesidad de rehabilitar el parque de viviendas en Euskadi por su antigüedad (supera los 39 años de media y posee un segmento del 15% del parque con necesidad urgente de intervención), teniendo en cuenta que la mayoría carece de exigencias energéticas (el 70% del parque se construyó antes de 1979 cuando la normativa española no exigía ningún tipo de aislamiento), y conociendo la baja tasa de construcción de edificios nuevos, la rehabilitación se presenta como el campo de acción predominante, y debe considerarse que las reformas importantes de los edificios existentes, y las rehabilitaciones integrales en edificios, ofrecen la oportunidad de tomar medidas rentables para aumentar la eficiencia energética.

Álvarez Pelegry, Eloy. Mosácula Atienza, Celia

25.3.14

EJEMPLO DE CÁLCULO DE AHORRO ENERGÉTICO DE EDIFICIO DE BLOQUE DE VIVIENDAS

Se ha procedido a la determinación del consumo de energía primaria total, y la demanda energética de ACS y calefacción, para cada uno de los límites entre clases (A, B,…, G) en viviendas de bloques en Bilbao.
Para ello, se ha partido de los datos extraídos de los Documentos Reconocidos referentes a las escalas de calificación energética del MINETUR47 de edificios de nueva construcción y de edificios existentes, en los que se establece el procedimiento de obtención de los límites entre las clases de eficiencia energética para edificios destinados a viviendas.
Los datos de referencia recabados de estos documentos para bloques de viviendas sitas en Bilbao (zona climática C1) son los siguientes:
- Para viviendas en bloques de nueva planta:
o Demanda de calefacción: 40 kWh/año.m2
o Demanda de ACS: 13 kWh/año.m2
o Fracción solar mínima de ACS correspondiente a la zona climática (zona de radiación solar I): 30%
o Coeficiente de paso de consumo/demanda de ACS: 1,57 (para localidades peninsulares).
o Coeficiente de paso de consumo/demanda de calefacción: 1,45 (para localidades peninsulares).
o Ratio R referente al consumo de energía primaria total: 1,5
o Ratio R para la demanda de calefacción: 1,7
- Para viviendas en bloques existentes:
o Demanda de calefacción: 106,1 kWh/año.m2
o Demanda de ACS: 13 kWh/año.m2
o Consumo energía primaria calefacción: 197,8 kWh/año.m2
o Consumo energía primaria ACS: 20,4 kWh/año.m2
o Ratio R´ referente al consumo de energía primaria total: 1,15
o Ratio R´ para la demanda de calefacción: 1,1
Con estos datos de partida, a continuación se obtienen los valores de consumo de energía primaria y de demanda energética de la vivienda, correspondientes a las fronteras entre clases de eficiencia energética.
Esto se realiza desnormalizando los índices de calificación energética C1 y C2, dados por las expresiones:




De manera que, se operan las ecuaciones de cada uno de los índices despejando los indicadores de comportamiento energético del edificio, Iobjeto48.
Así, se calculará el indicador de comportamiento energético correspondiente a los límites entre clases del índice C1:


En términos de energía primaria total, el valor de Ireglamentación49 de referencia, se obtiene como suma del consumo energético para calefacción y ACS de referencia para los edificios que cumplen estrictamente los requisitos del CTE:
Ireglamentación = Consumo de energía primaria para calefacción + Consumo de energía primaria para ACS
Con los valores de referencia obtenidos para Bilbao, se calcula el consumo de energía primaria destinada a ACS, teniendo en cuenta que para los edificios de nueva construcción, a la demanda bruta de ACS hay que sustraerle la fracción que se cubre con renovables conforme a lo dispuesto en el CTE-HE4, para obtener la demanda neta de ACS. Multiplicando después la demanda neta de ACS, por el coeficiente de paso correspondiente para obtener el consumo de energía primaria para ACS.
Según lo expuesto, se obtiene la demanda energética de ACS y el consumo de energía primaria para ACS:
Demanda neta ACS = 13,0 kWh/año.m2 x (1 – 0,3) = 9,1 kWh/año.m2
Consumo energía primaria para ACS: 9,1 x 1,57 = 14,3 kWh/año.m2
El consumo de energía primaria para calefacción, se calcula multiplicando la demanda de calefacción de referencia para la vivienda de bloques en Bilbao (de 40 kWh/m2.año), por el coeficiente de paso de 1,45.
Según lo expuesto, se obtiene el consumo de energía primaria para calefacción:
Consumo de: 40 kWh/m2 .año x 1,45 = 58 kWh/año.m2
De manera que la Ireglamentación correspondiente al consumo de energía primaria total será:
Ireglamentación = 58 kWh/ m2.año + 14,3 kWh/año.m2 = 72,3 kWh/año.m2
Para calcular el indicador de comportamiento energético correspondiente a los límites entre clases del índice C2, se procede de manera similar con su fórmula de aplicación.
Si bien, es de señalar que para los edificios existentes la demanda energética bruta de ACS coincide con la demanda energética neta, puesto que no se cubre parte de la demanda con energías renovables (no aplicaría CTE). Además, el indicador energético de referencia en este caso sería Istock relativo al parque de viviendas existente en el año 2006 (en vez de Ireglamentación).
Siendo el Istock correspondiente al consumo de energía primaria total:
Istock = 197,8 kWh/ m2.año + 20,4 kWh/año.m2 = 218,2 kWh/ m2.año
Finalmente, para obtener los diferentes “Iobjeto” correspondientes a las fronteras entre clases energéticas (A, B,…, G), ya sea en términos de consumo de energía primaria total del edificio objeto o en términos de demanda energética total de ACS y calefacción, se procede sustituyendo en la fórmula de cálculo de Iobjeto los ratios de R y R´, los valores de C1 y C2 correspondientes a los límites entre clases energéticas, y los índices Ireglamentación e Istock.
Es de señalar, que en el caso de calcular el indicador de comportamiento energético en términos de demanda energética total, hay que considerar que la demanda energética de ACS de referencia (Ireglamentación o Istock), será la misma que la correspondiente al edificio objeto, de forma que en este caso, en el cálculo de la demanda energética total (de ACS y CLF) del edificio objeto (Iobjeto), los parámetros R, R´ y C solo se aplican a la demanda energética de calefacción.
Conforme a lo descrito, se obtienen los consumos de energía primaria total y de demanda energética total de ACS y calefacción que se corresponden con las fronteras entre clases energéticas (A, B,…, G). Se tabulan a continuación.


Una vez conocidos los valores de la demanda de energía para satisfacer las necesidades de calefacción y ACS en las fronteras entre clases energéticas, se puede estimar el ahorro energético que supondría el pasar de una calificación energética a otra superior; pudiendo asociar estos ahorros a posibles rehabilitaciones energéticas que se ejecuten en edificios existentes (que se corresponden en gran parte con calificaciones E y F) para mejorar la eficiencia energética del edificio y su calificación asociada.
En la tabla anterior, se muestran también los ahorros energéticos que se podrían alcanzar en los siguientes supuestos de mejora de la calificación energética:
- Al pasar de una calificación E a una D: ahorro energético del 41%
- Al pasar de una calificación E a una C: ahorro energético del 62%
- Al pasar de una calificación E a una B: ahorro energético del 75%
- Al pasar de una calificación F a una D: ahorro energético del 45%
- Al pasar de una calificación F a una C: ahorro energético del 64%
Estos datos de ahorro servirán como input en la estimación del ahorro energético potencial existente al llevar a cabo rehabilitaciones energéticas en Euskadi en un porcentaje seleccionado de viviendas existentes.
Considerando estos ahorros, se ha de señalar que hay que tener en cuenta la aplicación a la realidad de los ahorros energéticos calculados al saltar entre clases energéticas. De hecho, pasar de una calificación E a una B con el fin de lograr un ahorro energético del 75% puede ser irrealizable, ya sea por los elevados costes de inversión que sería necesario acometer (para subir tres niveles en la calificación), o por la falta de viabilidad técnica para aplicar las medidas necesarias que logren tales ahorros en la práctica, ya que los edificios existentes están sujetos a unos condicionantes de partida a los que no están sujetos los edificios de nueva construcción en su fase de proyecto (capacidad de implementar medidas pasivas de diseño bioclimático, entre otras). Así, en el apartado siguiente sobre el cálculo del potencial de ahorro con la rehabilitación energética en la CAPV, se considerarán que se alcanza los ahorros energéticos asociados a la calificación energética C, en torno al 60-65%.
Por otra parte, las consideraciones sobre la viabilidad técnica y económica de las medidas a acometer en una vivienda existente, han de tenerse muy presentes también, a la hora de establecer los criterios y requisitos para conceder ayudas estatales y autonómicas para la rehabilitación energética.

Álvarez Pelegry, Eloy. Mosácula Atienza, Celia

24.3.14

IMPLICACIONES DE LA NORMATIVA ENERGÉTICA EN EL ÁMBITO DE LA EDIFICACIÓN

Como se ha indicado en el apartado anterior, el sector terciario (las viviendas y edificios) representa en la CAPV el 20% del consumo energético final, con un peso relativo del área residencial del 58% frente al 42% de los servicios. De manera que, los impactos asociados a la satisfacción de las necesidades energéticas en el sector de la edificación, en términos de dependencia energética, seguridad de suministro e impacto ambiental, obligan a una adecuada planificación energética.
Las políticas europeas, determinan la política a seguir a nivel estatal, y de la Comunidad Autónoma del País Vasco, y en tanto en cuanto, la normativa europea sea cada vez más exigente con el objetivo de alcanzar los compromisos a 2020, habrá que adecuar la normativa estatal y autonómica a las especificaciones de las nuevas Directivas, estableciéndose las líneas a seguir en el corto y medio plazo en la consecución de una edificación más sostenible.
En la última década, se han establecido diversas Directivas encaminadas a contribuir a los objetivos de ahorro energético a 2020, que tienen implicaciones sobre la edificación, y que imponen requisitos de eficiencia energética para la nueva construcción, los edificios existentes, y las intervenciones en rehabilitación de edificios, destacando las Directivas de 2002/91/CE y la Directiva 2010/31/UE, relativas a la eficiencia energética de los edificios. Además, con la combinación de la Directiva 2009/28/CE de fomento de las renovables, y las Directivas de eficiencia energética, se incide sobre el cumplimiento de conseguir una cuota de renovables a nivel europeo del 20% en 2020, y en la reducción de los gases de efecto invernadero en línea con la Estrategia Europea 20/20/20.
El modo en que se traspone la normativa comunitaria, es de importancia fundamental, ya que las decisiones normativas definen el marco energético, afectando al modelo económico del país y a su competitividad, lo que repercute finalmente sobre los consumidores finales.
En este sentido, se ha llevado a cabo un análisis de la normativa energética vinculada a la edificación, a nivel Comunitario, Nacional y de la Comunidad Autónoma de Euskadi, con el fin de establecer las implicaciones de la normativa energética de edificios, y contextualizar e identificar las líneas prioritarias de actuación en el corto y medio plazo, que contribuya a lograr la consecución de los objetivos a 2020.
En las dos figuras siguientes, se recoge el calendario de implementación de la normativa energética en materia de edificación a nivel comunitario y nacional, así como las disposiciones normativas dictadas en el ámbito de las competencias de la CAPV, que se adaptan al actual marco normativo del Estado.




En esta figura, además de la normativa, se han reflejado las estrategias y planes que se están llevando a cabo en la CAPV, donde se inscribe la Hoja de Ruta de Edificación Sostenible para el País Vasco (Bultzatu 2025), que define como horizonte de referencia el año 2025, en cuanto a las metas y el esfuerzo a realizar para la consecución de una edificación sostenible.
Como se puede observar en las figuras anteriores, el análisis normativo realizado abarca, desde la normativa relativa a la eficiencia energética y la reducción de emisiones previas al año 2000, la vigente en la actualidad relativa a la eficiencia energética en los edificios específicamente, así como la normativa energética que afecta parcialmente al sector de los edificios, y las propuestas establecidas en la actualidad que aún no están en vigor.
Antes de comenzar con el análisis de las implicaciones de la normativa para el País Vasco, se presentan unos cuadros (ver tablas 11 a 17) que resumen la normativa que afecta de una manera directa a la edificación a nivel europeo y estatal, y que repercute sobre las actuaciones a llevar a cabo en el ámbito de las competencias de la CAPV. A este respecto, se analizan con mayor profundidad, las Directivas 2002 y 2010 de eficiencia energética de los edificios y la normativa por la que estas disposiciones se adecúan a nivel estatal.
La Directiva 2010/31/UE, derogó la Directiva 2002/91/CE a partir de febrero de 2012, y debía empezar a transponerse en julio de 2012, si bien, la normativa estatal aun no se ha adaptado a sus nuevas especificaciones (ver figura 1).
La tabla 11 recoge la Directiva 2002/91/CE, y la Directiva 2010/31/UE de eficiencia energética en los edificios, presentándose las directrices principales que se perseguían desde que se estableciera la Directiva 2002, así como la continuación y ampliación de estas directrices, y las nuevas medidas (las nuevas medidas están sin resaltar a color) que se establecen con la entrada en vigor de la Directiva de edificios del 2010.


Mediante los Reales Decretos referentes al Código Técnico de la Edificación (CTE), el Reglamento de Instalaciones Térmicas de Edificios (RITE), y el referente a la certificación de edificios de nueva construcción, se transpuso la Directiva 2002 parcialmente. En las tablas 12, 13, 14, se recoge el resumen de la normativa existente a nivel estatal como consecuencia de la transposición de la Directiva 2002/91/CE, lo que sirve para visualizar la situación actual del Estado con respecto a las obligaciones que establece Europa en materia de eficiencia energética en los edificios.
La Directiva 2010/31/UE en vigor en la actualidad, está pendiente de transposición completa a la normativa estatal, lo que implica la adaptación del CTE, del RITE y de la normativa referente a la certificación de edificios. De igual forma que con la Directiva 2002, se están generando retrasos en la transposición de la Directiva 2010 en España (debería transponerse entre 2012 y 2013).
Con respecto a lo anterior, el 13 de abril de 2013, se ha publicado el nuevo RD 235/2013 por el que se aprueba el procedimiento básico para la Certificación de la Eficiencia Energética de los Edificios (nuevos y existentes), que ha derogado al RD 47/2007 anterior, y transpone parcialmente la Directiva 2010. En la Tabla 15, se recoge un resumen de los principales puntos que recogía la Propuesta de RD de certificación de los edificios (nuevos y existentes), estableciéndose algunas diferencias respecto a lo contenido en el nuevo RD 235/2013 que finalmente se ha aprobado y que se resume seguidamente (tabla 16).
Más recientemente, el 12 de septiembre de 2013, se ha publicado la Orden FOM/1635/2013, por la que se actualiza el Documento Básico DB-HE de Ahorro de Energía del CTE, que también transpone parcialmente la Directiva de 2010 de eficiencia energética de edificios. En la tabla 17, se recogen los principales puntos relativos a las exigencias de eficiencia energética que se verán modificadas con la entrada en vigor del nuevo documento de ahorro de energía del CTE.
Código Técnico de la Edificación (CTE). RD 314/2006
Exigencias del CTE. DB HE Ahorro de Energía (2009)
1 Establece exigencias básicas de calidad para asegurar la seguridad y habitabilidad.
2 Exigencias de ahorro de energía: son de aplicación obligatoria desde septiembre de 2006, excepto la HE2 (RITE) que es obligatoria desde febrero de 2008.
3 Las exigencias de ahorro de energía, se aplican a edificios de nueva construcción y a reformas en los términos que se establece en cada exigencia. Se excluyen los edificios protegidos.
4 Requisitos mínimos de eficiencia energética para cumplir con el requisito de ahorro de energía:
●Exigencia HE1 - Limitación de la demanda.
Estrategias: capacidad térmica, aislamiento, pérdidas/ganancias calor, orientación, permeabilidad al aire, etc.
Para cumplir requisitos HE1, 2 métodos cálculo: simplificado (límites de transferencia de calor para cerramientos y huecos) y general (programa “LIDER” - evalúa demanda).
Aplica a todos los edificios nuevos, y existentes con superficie útil > 1000 m2 cuando se renueve más del 25% de la envolvente.
●Exigencia HE2 - Rendimiento instalaciones térmicas (según RITE). Aplica a nuevos y reformas.
●Exigencia HE3 - Iluminación interior. Límite de Valor de Eficiencia Energética Instalación (VEEI).
Aplica a los nuevos, y a la rehabilitación de edificios existentes con una superficie útil superior a 1000 m2 donde se renueve más del 25% de la superficie iluminada, así como a reformas de locales comerciales y edificios administrativos en los que se renueve la instalación de iluminación. Se excluyen las viviendas, y los alumbrados de emergencia.
●Exigencia HE4 - Contribución solar mínima para ACS y climatización piscinas cubiertas.
Requisito de aporte solar mínimo: 30%-70% de la demanda, según zona climática (CAPV: 30%).
Se establecen límites de sombras y pérdidas por orientación e inclinación de paneles y se han de analizar las alternativas de ubicación de futuros edificios para alcanzar la máxima producción.
Se puede cubrir el aporte energético con otras EERR, cogeneración, energías residuales, previa justificación del ahorro energético.
Si existen limitaciones no subsanables de configuración del sistema solar, y si no se tiene suficiente acceso al sol, se han de justificar medidas alternativas que produzcan un ahorro térmico equivalente respecto a los requisitos mínimos.
Aplica a edificios nuevos y rehabilitaciones de edificios de cualquier uso en los que exista una demanda de ACS y/o climatización de piscina cubierta.
●Exigencia HE5 - Contribución FV mínima de energía eléctrica.
La potencia eléctrica mínima se calcula en función de la zona climática y el uso del edificio.
Se establecen límites de superficie y de consumo a partir de los que se aplica este requisito para edificios específicos (comerciales, naves, administrativos, hospitales, hoteles, pabellones,..).
Se puede cubrir el aporte energético equivalente con otras EERR previa justificación, o con medidas alternativas que aporten un ahorro equivalente si existen limitaciones no subsanables de configuración, falta de acceso al sol, etc. 5
Existen documentos técnicos "Documentos Reconocidos" con recomendaciones e instrucciones que no tienen carácter reglamentario.
Reglamento Instalaciones Térmicas en Edificios. RD 1027/2007
1 Aplica a las instalaciones térmicas (climatización y producción de ACS): en los edificios nuevos, y en los edificios existentes en lo relativo a su reforma, mantenimiento, uso e inspección.
2 Toda reforma de una instalación requerirá la realización de un proyecto (para Ptérmica nominal > 70 kW) o memoria técnica (para 5≤ Ptémica nominal ≤70kW) que justifique cumplimiento del RITE.
3 Para instalaciones de P<5kW, las instalaciones de ACS con calentadores instantáneos, calentadores acumuladores, termos eléctricos, cuando la potencia nominal de cada uno o su suma sea ≤70 kW: no se establece obligación de presentar documentación que acredite el cumplimiento del RITE ante el Órgano Competente (O.C). 4 Exigencias de eficiencia energética (IT 1.2). Limitación indirecta del consumo de energía: ● Rendimiento energético equipos generación calor y frío y de transporte de fluidos (valores límite): Rendimiento de calderas según RD 275/1995 quedando prohibidas las calderas de 1 y 2 estrellas; Para calderas de biomasa, rendimiento mínimo del 75%; se especifica que se debe indicar el coeficiente EER y COP de los generadores de frío (etiquetado s/ letras: RD142/2003). ● Redes de distribución calor y frío: espesores mínimos de aislamiento de equipos y conducciones, estanqueidad clase B o superior de conductos, rendimientos mínimos motores eléctricos. ● Sistemas de regulación y control de las instalaciones. ● Contabilización de consumos: reparto de gastos (calor, frío y ACS) obligatorio entre los distintos usuarios en instalaciones centralizadas; Dispositivos de medida y registro del consumo de combustible y energía eléctrica en instalaciones térmicas de P> 70 kW.
● Recuperación de energía: sistemas de enfriamiento gratuito en instalaciones climatización agua-aire, y todo aire con P>70 kW; recuperadores de calor del aire de extracción en climatizadoras con caudal de aire expulsado superior a 0,5 m3/s.
● Utilización de energías renovables según exigencia HE 4 del CTE.
● Limitación de combustibles fósiles: se ha prohibido el uso de combustibles fósiles sólidos.
5 Establece actuaciones y periodicidad de operaciones de mantenimiento (para instalaciones térmicas con potencia nominal superior a 5 kW).
6 El instalador suscribe el certificado de la instalación (contiene características técnicas instalación, identificación empresa instaladora, resultados de pruebas de P.E.S., declaración de ejecución de acuerdo con el proyecto o memoria técnica y de que cumple los requisitos del RITE).
7 Registro de empresas instaladoras y mantenedoras y del certificado de la instalación ante el O.C.
8 Inspección de las instalaciones por personal facultativo de los servicios del O.C o por OCAs o técnicos independientes cualificados y acreditados por el O.C: Evaluación del rendimiento, verificación de las exigencias y de las operaciones de mantenimiento.
● Instalación térmica completa (con P>20 kW en calor y P>12 kW en frío): tras 15 años desde PEM (y cada 15 años).
● Generadores de calor: para 20 ≤P ≤70 kW cada 5 años y para P > 70kW: Cada 4 años gases y combustibles renovables y cada 2 años otros combustibles.
● Generadores de frío: para 12 ≤P ≤70 kW y P > 70kW a determinar por el Órgano Competente de cada CCAA.
9 Control externo: El O.C. podrá realizar las inspecciones necesarias para vigilar el cumplimiento del RITE (pudiendo realizar campañas específicas) y es responsable de establecer los requisitos de los agentes que realizan las inspecciones periódicas.
Certificación de eficiencia energética de edificios de nueva construcción.
RD 47/2007 Exigencias RD 47/2007 certificación
1 Aplicación obligatoria desde noviembre de 2007
2 Aplica a: Edificios de nueva construcción y reformas o rehabilitaciones de edificios cuando su superficie útil sea superior a 1000 m2, y se renueve más del 25% de la envolvente.
3 Certificación de eficiencia energética del edificio 2 métodos de cálculo: Simplificado (se verifica el cumplimiento de los límites establecidos según las exigencias HE1, HE2 y HE4 del CTE) y General (programa "CALENER", simulación del comportamiento energético del edificio).
4 Información del certificado: identificación del edificio y normativa de aplicación, método de cálculo, descripción de las características energéticas del edificio, calificación expresada mediante etiqueta, descripción de las pruebas y comprobaciones llevadas a cabo durante la ejecución del edificio.
5 Calificación de eficiencia energética mediante Etiqueta: A, B,...G (incluida en toda oferta y promoción dirigida a la venta o arrendamiento).
● Para calificar el edificio energéticamente, se calculan unos índices de calificación energética para viviendas (C1 y C2), y para otros usos (C), que clasifican al edificio dentro de una escala de 7 letras que va de la A (ahorro) a la G (gasto) en función de su eficiencia energética.
6 Los Edificios ocupados por la Administración pública o instituciones que presten servicios públicos, tienen obligación de exhibir la etiqueta de eficiencia energética en un lugar destacado y visible.
7 Proceso de Certificación de eficiencia energética del edificio:
● Certificado del proyecto (certificado provisional): suscrito por el autor del proyecto del edificio o de sus instalaciones técnicas.
● Certificado edificio terminado: certificado definitivo. Lo suscribe la dirección facultativa de la obra.
8 Control externo de los certificados: Competencia del Órgano Competente de la CC.AA.
● El O.C podrá llevar un registro de las certificaciones en su ámbito territorial.
● El O.C establece el alcance del control externo y el procedimiento para llevarlo a cabo.
● Puede realizarlo la propia administración o agentes autorizados (organismos o entidades de control acreditados para el campo reglamentario de la edificación y sus instalaciones térmicas, o técnicos independientes cualificados).
● El O.C establecerá el procedimiento para la acreditación de agentes autorizados.
● O.C. dispondrá cuantas inspecciones sean necesarias para comprobar y vigilar el cumplimiento del CEE del edificio.
9 El propietario del edificio es responsable de la renovación del certificado (validez máxima 10 años).
Proyecto RD 2013 sobre la Certificación de edificios
Exigencias proyecto RD certificación de edificios
1 Obligación de expedir CEEE: a los edificios referidos en el RD 47/2007, a los edificios existentes cuando se vendan o alquilen, y a los edificios ocupados por autoridades públicas que sean frecuentados habitualmente cuya superficie útil sea superior a 500 m2 (2013), o sea superior a 250 m2 (2015).
2 El promotor o propietario del edificio o la unidad del mismo será responsable de encargar la realización de la certificación.
3 El CEE de edificios existentes será suscrito por técnicos certificadores en posesión de la titulación académica y profesional habilitante para la realización de proyectos de edificación o de sus instalaciones térmicas, o de la certificación energética.
4 Novedades sobre la información contenida en el certificado:
● Documento de recomendaciones para la mejora de los niveles óptimos de la eficiencia energética: deben ser técnicamente viables, incluir información sobre la relación coste eficacia de las mismas, informar sobre las actuaciones a emprender para ponerlas en práctica, podrán informar de temas conexos (auditorias, incentivos financieros, vías de financiación). Las recomendaciones abordarán medidas a aplicar en reformas importantes de la envolvente o de las instalaciones técnicas, relativas a elementos del edificio...
● El técnico certificador del edificio existente, deberá describir las pruebas, comprobaciones e inspecciones que lleve a cabo, con objeto de establecer la conformidad del certificado con el edificio en estudio.
● Indicadores energéticos: indicador global (emisiones anuales de CO2 y consumo global de energía primaria), y también indicadores parciales (consumo de energía para calefacción, ACS, refrigeración e iluminación), así como indicadores de la demanda de calefacción y refrigeración.
5 Se establecen procedimientos simplificados en base a programas informáticos para la certificación de edificios existentes: CE3 y CE3X (son documentos reconocidos), disponibles en la página del MINETUR.
6 Etiqueta de calificación energética:
● Obligación de exhibir la etiqueta: edificios de titularidad privada frecuentados habitualmente por el público de superficie útil > a 500 m2, edificios ocupados por autoridades públicas que sean frecuentados por el público de superficie útil > a 500 m2 (2013), o s > 250 m2 (2015).
● Indicador energético global e indicadores parciales.
7 Control externo de los certificados: Competencia del Órgano Competente de la CC.AA.
● El O.C habilitará el registro de los certificados a partir de la entrada en vigor del RD y pondrá a disposición del público, registros actualizados de expertos, empresas que ofrezcan servicios para la certificación.
● El O.C establecerá un inventario de los certificados registrados en un plazo de 3 meses desde la entrada en vigor del RD, se facilitará al Ministerio de Industria y de Fomento cada 6 meses una estadística de los certificados y de las inspecciones realizadas y sus resultados.
● El O.C establecerá el procedimiento para la acreditación de agentes autorizados.
● O.C. dispondrá cuantas inspecciones sean necesarias para comprobar y vigilar el cumplimiento del CEE del edificio.
● El O.C. establecerá el sistema de control independiente de los certificados, pudiendo delegar su ejecución sobre agentes independientes autorizados. Se realizará sobre una selección al azar de una proporción significativa de los CEEE expedidos anualmente.
9 Régimen sancionador por incumplimiento del procedimiento para la certificación de edificios.
El RD 235/2013 que finalmente se ha aprobado, introduce las siguientes matizaciones respecto a lo planteado en el Proyecto de RD previo.
RD 235/2013. Certificación energética de edificios nuevos y existentes
Exigencias nuevo RD certificación de edificios
1 Se deben certificar los edificios (o sus unidades), cuando se construyan, vendan o alquilen a partir del 1 de junio de 2013.
2 Desaparece la obligación que existía de certificar los edificios que se rehabiliten con superficie útil superior a 1000 m2 cuando estos se sometan a rehabilitaciones importantes.
3 La certificación de los edificios y exhibición de etiqueta energética en lugar visible de los edificios ocupados por autoridades públicas será obligatoria a partir del 1 de junio de 2013 para los que tengan una superficie útil superior a 500 m2 (a partir del 9 de julio de 2015, para todos los que tengan una superficie superior a 250 m2).
4 Obligación de exhibir la etiqueta energética en un lugar visible para aquellos edificios de titularidad privada que sean frecuentados habitualmente por el público a partir del 1 de junio de 2013.
5 El documento de recomendaciones técnicas que debe acompañar al certificado (como dicta la normativa europea), solo se establece que tiene que incluirse en el caso de los certificados de edificios existentes.
6 El Órgano Competente de la Comunidad Autónoma debe habilitar el registro de los certificados (tanto de edificios nuevos como existentes) a partir de la entrada en vigor del RD, el 14 de abril de 2013.
La Orden FOM/1635/2013, publicada el 12 de septiembre en el BOE, actualiza el Documento Básico DB-HE de Ahorro de Energía. Esta disposición será de aplicación obligatoria transcurridos seis meses desde su entrada en vigor el 13 de septiembre de 2013. El nuevo DB HE establece una primera fase de requisitos más exigentes para cada una de las exigencias HE1, HE3, HE4 y HE5 del CTE, y dispone una nueva sección HE0, relativa a la limitación del consumo energético, que se relaciona con varias de las anteriores exigencias. Es de señalar que el requisito relativo a las instalaciones térmicas de los edificios aun no se ha modificado (exigencia HE2 del CTE), continúa estando en vigor lo dispuesto en el RITE (RD 1027/2007).
En la tabla 17 siguiente, se resumen las principales novedades que establece el nuevo Documento Básico de Ahorro de Energía para adaptarse parcialmente a la Directiva 2010.
Nuevo DB HE Ahorro de Energía (CTE). Orden FOM 1635/2013
Exigencias del nuevo Documento Básico de Ahorro de Energía (DB HE 2013)
1 Exigencias de ahorro de energía: son de aplicación obligatoria a partir de marzo de 2014
2 Criterio de flexibilidad: cuando no sea posible alcanzar el nivel de prestaciones establecido, podrán adoptarse otras soluciones que permitan el mayor grado de adecuación posible a los requisitos mínimos siempre que se de alguno de estos motivos:
* Edificios con valor histórico o arquitectónico.
* La aplicación de otras soluciones no suponga una mejora efectiva en las prestaciones energéticas.
* Otras soluciones no sean técnica o económicamente viables.
* La intervención implique cambios sustanciales en otros elementos de la envolvente sobre los que no se fuese a actuar a priori.
La aplicación del criterio de flexibilidad, debe justificarse en el proyecto.
3 Requisitos mínimos de eficiencia energética para cumplir con el requisito de ahorro de energía:
● Exigencia HE0 - Limitación del consumo energía primaria
Aplica a edificios nuevos y ampliaciones de edificios existentes, edificaciones acondicionadas que permanezcan abiertas permanentemente.
Consumo edificio residencial privado (nuevos o ampliaciones existentes): Se establece valor límite de consumo de energía primaria no renovable según zona climática.
Para edificios de otros usos (nuevos o ampliaciones): calificación energética ≥ B para el indicador de consumo de energía primaria.
Consumo energético total con renovables para las edificaciones que permanezcan abiertas.
● Exigencia HE1 - Limitación de la demanda energética
Edificios residenciales (nuevos o ampliaciones): establece un valor de demanda de calefacción/refrigeración límite que no se debe superar en función de la zona climática. Además, se establecen valores de transmitancias máximas más restrictivas para los distintos elementos de la envolvente.
Edificios otros usos (nuevos o ampliaciones): se establece porcentaje de ahorro mínimo de la demanda de climatización respecto al edificio de referencia (apéndice D. Sección HE1 DBHE).
Intervención en edificios existentes:
* Cuando se produzcan modificaciones en elementos de la envolvente que supongan un incremento de la demanda energética, el elemento se adecuará a los requisitos HE1.
* Los elementos de la envolvente térmica que se sustituyan, incorporen o modifiquen sustancialmente deben cumplir las nuevas limitaciones de transmitancia térmica máxima.
* Cuando se reforme más del 25% de la superficie envolvente (y en las reformas que impliquen el cambio de uso) demanda será menor que la del edificio de referencia. Se elimina el límite de superficie útil > 1000 m2 cuando se lleven a cabo reformas.
● Exigencia HE3 - Iluminación interior.
Se reduce el límite de Valor de Eficiencia Energética Instalación (VEEI).
También aplicará a intervenciones en edificios que supongan la renovación o ampliación de una parte de la instalación; cuando se cambie el uso característico del edificio; se produzcan cambios de actividad que impliquen un valor más bajo del VEEI respecto al inicial
● Exigencia HE4 - Contribución solar mínima para ACS y climatización piscinas cubiertas.
Requisito de aporte solar mínimo se ha modificado al alza o a la baja en algunos casos en función de la zona climática y nivel de demanda (CAPV 30%).
Se puede cubrir el aporte mínimo con otras EERR previa justificación; si existen limitaciones no subsanables de configuración del sistema solar, y si no se tiene suficiente acceso al sol, se han de justificar con otras EERR, cogeneración, energías residuales, previa justificación, no se contemplan otras medidas alternativas que produzcan un ahorro térmico equivalente respecto a los requisitos mínimos (si bien, se ha establecido el criterio de flexibilidad del punto 2).
Detalla y especifica el campo de aplicación:
* Edificios con demanda de ACS superior a 50 l/día: edificios nuevos, edificios existentes que se reformen íntegramente o su instalación térmica, o aquellos en los que se produzca un cambio de uso característico del edificio.
* Edificios existentes con una demanda inicial > 5.000 l/día: ampliaciones o intervenciones que supongan un incremento superior al 50% de la demanda inicial (la contribución solar afecta solo al incremento de la demanda).
● Exigencia HE5 - Contribución FV mínima de energía eléctrica.
Desaparece el valor de potencia mínima pico a instalar (de 6,25 kWp), y se establece una potencia máxima obligatoria a instalar de 100 kW.
Se puede cubrir el aporte energético equivalente con otras EERR previa justificación, no se especifica la posibilidad de aplicación de otras medidas alternativas distintas a otras EERR cuando existan límites no subsanables de configuración del sistema (si bien, se ha establecido el criterio de flexibilidad del punto 2).
Detalla y especifica el campo de aplicación:
* Para usos indicados en el DB HE anterior y cuando la superficie construida supere los 5.000 m2: en edificios nuevos y existentes que se reformen íntegramente, o aquellos en los que se produzca un cambio de uso.
* En ampliaciones de edificios destinados a los usos indicados que superen los 5.000 m2.
Del análisis de la normativa en materia de eficiencia energética de los edificios, se establecen las implicaciones que se tratan en los siguientes apartados.

Álvarez Pelegry, Eloy. Mosácula Atienza, Celia

20.3.14

BOMBAS DE CALOR GEOTÉRMICAS (III)

Ejecución de la instalación
Perforación
En la ejecución de los intercambiadores de calor verticales, se deberán tener en cuenta una serie de aspectos que faciliten su puesta en obra y minimicen las interacciones con otros trabajos.
Previamente a la entrada de la maquinaria en obra se deben determinar:
• Accesos
• Replanteos
• Espacio para acopio de material
• Obra civil auxiliar (pista de trabajo, balsa de lodos,…)
• Necesidades de agua y energía
• Adecuada planifi cación en la gestión de lodos, detritus y agua extraída de la perforación
Se realizará el replanteo de las perforaciones quedando consignado los siguientes datos:
• Ubicación de las perforaciones (plano de planta)
• Sección y profundidad y previsión de acuíferos atravesados durante la perforación para una planificación adecuada del sistema de perforación
• Tipo de relleno


La perforación se realizará mediante la tecnología más adecuada para cada tipo de terreno (rotopercusión, perforación con lodos, sistemas de entubación simultánea, etc.) y principalmente con diámetros comprendidos entre los 110 y 165 mm. Únicamente en casos extremos de colapso del terreno o de existencia de coqueras se procederá al encamisado metálico, pudiéndose perforar en este caso con diámetros mayores a los expuestos anteriormente. Preferiblemente se encamisará simultáneamente a los trabajos de perforación y, si es posible, con tubería roscada con el objetivo de que se pueda recuperar al finalizar la obra. En el caso de que no se pueda recuperar la camisa, el perforador realizará los trabajos de adecuación de los pozos una vez introducidas las tuberías, cortando la tubería de encamisado sobrante. La longitud del encamisado metálico puede variar en cada perforación según las características del terreno.
En el caso de que fuera necesario introducir tubería metálica en los primeros metros de la perforación para estabilizar la primera capa vegetal del suelo y permitir el comienzo de los trabajos, la longitud de la tubería metálica será la menor posible. El objetivo es facilitar su extracción una vez realizada la zanja de los colectores y no dañar las sondas geotérmicas.
Es muy importante realizar una correcta evacuación del detritus, por lo que el perforador deberá prever los elementos necesarios: zanjas, balsas de lodos, bomba de achique, plásticos para cubrir elementos constructivos circundantes, etc.
Inmediatamente después de la retirada del varillaje se procederá a la introducción de las sondas geotérmicas en la perforación, ya rellenas de agua, con el objetivo de evitar colapsos. La introducción de las sondas se realizará por gravedad, bien manualmente o bien ayudándose de un desenrollador u otro dispositivo mecánico.
La manipulación de las tuberías se realizará con cuidado de no dañarlas, introduciendo la sonda por el centro de la perforación, sin que entre en contacto con la tubería metálica de encamisado o emboquillado.
Los extremos salientes de tubería permanecerán protegidos con los tapones que llevan de fábrica para evitar la introducción de cualquier partícula, hasta la realización de las pruebas de presión correspondientes.
El espacio existente entre las paredes de la perforación, ya sea terreno natural o camisa, y la sonda geotérmica debe ser rellenado para:
• Asegurar una buena transferencia de calor
• Aislar la perforación de flujos de agua
El relleno se puede realizar bien por gravedad con arena silícea o bien mediante inyección con un sistema adecuado, desde el fondo hasta la boca del sondeo, de cemento, bentonita o materiales termoconductivos específicos para este fin. La selección del tipo de relleno y de su modo de ejecución está determinada por las condiciones hidrogeológicas del sustrato. Si la permeabilidad del sustrato es baja podrán realizarse rellenos granulares siempre que el sellado alcance la máxima profundidad del nivel piezométrico, mientras que si el sustrato es permeable o se conoce de la existencia de acuíferos es necesario sellar la perforación para evitar afecciones hídricas.
Ejecución y relleno de zanja
En la ejecución de un intercambiador geotérmico es necesario la realización de zanjas para la instalación de:
• Ramales de conexión y cabecera de un campo de colectores verticales.
• Intercambiador de calor horizontal.
• Intercambiador de calor “Slinky”.
Zanjas de ramales de conexión en intercambiadores verticales
La ejecución de los trabajos tendrá las siguientes fases:
1 Retirada de la capa vegetal
2 Apertura de zanja de la anchura y profundidad establecida en la sección tipo correspondiente facilitada por el proyectista según las condiciones de cada proyecto.
– En el caso de zanjas para colectores de ida y retorno de las perforaciones verticales, los trabajos se realizarán sin dañar las tuberías verticales instaladas y la camisa metálica de protección. Una vez finalizada la zanja, se procederá a cortar o eliminar la camisa de las perforaciones.
3 Limpieza del fondo de zanja y las paredes de zanja.
Para la ejecución de un buen relleno que asegure la correcta transmisión de calor y evitar daños en la tubería, es necesario refinar las paredes y el fondo de zanja, es decir, eliminar las rocas presentes en la parte inferior de la zanja para evitar cualquier daño a las tuberías. Las tolerancias de defecto máximas admisibles serán:
– Salientes de roca o bolos + 3 cm
– Protuberancias locales - 5 cm
El signo negativo significa defecto en la excavación.
4 Lecho de arena según la sección tipo correspondiente.
5 Instalación de la tubería y alrededores de la zanja y realización de las pruebas correspondientes para detectar posibles errores, cortes, torceduras,…
6 Relleno de arena cubriendo la totalidad de la tubería según la sección tipo correspondiente. El relleno se realizará en varias pasadas del modo más uniforme posible, compactando, limpiando suciedad y bolos y allanando cada capa.
7 Señalización del trazado de la tubería mediante una cinta plástica.
8 Relleno con materiales procedentes de la excavación previamente seleccionados (sin cantos punzantes, con diámetros inferiores a 5 cm, etc.).
El relleno se realizará a tongadas de espesor reducido para obtener un mayor grado de compactación, con el objetivo de aumentar la humedad del suelo y disminuir el contenido de aire. Un espesor adecuado de cada capa de relleno puede ser entre 25 y 30 cm.
En fase de diseño, se evitará en lo posible ubicar la instalación del intercambiador en la zona de afección de otros servicios enterrados.
Cuando esto no sea posible, se tomarán las siguientes precauciones:
• El cruce de otros servicios con tuberías del intercambiador siempre será superior, de forma que si se tuvieran que realizar trabajos de reparación de éstos, nunca quedará al descubierto la tubería de intercambiador enterrado. La distancia entre la generatriz superior de la tubería geotérmica y la generatriz inferior del otro servicio será superior a 40 cm. Es recomendable interponer entre ambos servicios elementos de protección como pueden ser placas de polipropileno, placas de fibrocemento o incluso, una losa de hormigón.
• En el paralelismo con otros servicios se mantendrá una distancia superior a 40 cm entre generatrices.
Los casos de paralelismo nunca podrán darse en el interior de la configuración del intercambiador, es decir, nunca se podrá interponer una tubería de otro servicio entre los colectores de ida y retorno de la instalación geotérmica.
Zanjas de intercambiadores horizontales
La ejecución de la zanja de un intercambiador horizontal es más difícil de estandarizar porque existen múltiples configuraciones de tubería en función de la demanda energética a disipar y del terreno disponible. Por este motivo, para cada diseño se realizarán los planos de sección correspondiente. No obstante, se seguirán las siguientes recomendaciones:
• Si hay espacio suficiente, es más conveniente realizar el movimiento de tierras en su totalidad, como una gran piscina, que en zanjas. En estos casos, previo a la colocación de tuberías se colocarán elementos de sujeción que garanticen el correcto tendido de las tuberías.


• Se rellenará con arena fina los alrededores de las tuberías para facilitar la conducción de calor, y el resto con material de extracción con unas características adecuadas (sin cantos punzantes, con diámetros inferiores a 5 cm, etc.).


• Nunca se hormigonará o pavimentará la superficie donde se instale el intercambiador horizontal, con el objetivo de asegurar un buen intercambio de calor.
Zanjas de intercambiador Slinky
Slinky horizontal
• El ancho de zanja será, como mínimo, igual al diámetro de la espira más 35 cm, mientras que la profundidad dependerá de las condiciones de diseño.


Slinky vertical
• Esta configuración se emplea cuando hay restricciones de espacio, ejecutándose una zanja muy estrecha (aprox. 15 cm) y profunda (más de 2 m), normalmente mediante una zanjadora de cadenas, en la que se coloca el intercambiador slinky verticalmente.
Pruebas de presión y purgado en el intercambiador
Pruebas de presión en las sondas verticales
Una vez introducidas las sondas de presión en las perforaciones y antes de proceder al relleno de las mismas se realizarán las correspondientes pruebas de presión.
Se seguirán los siguientes pasos:
1 Se limpiará el interior de las tuberías con agua a presión con el fin de eliminar las posibles partículas que se hayan introducido durante la instalación, así como para purgar las tuberías. El purgado se considerará correcto cuando el agua de salida sea transparente en vez de blanca.
– Para un correcto test de purgado, es necesario que la velocidad del agua en la tubería sea como mínimo de 0,6 m/s, lo que implica los siguientes caudales en función de los diámetros de sondas empleados:


2 Se realizará una prueba conjunta de estanqueidad y resistencia en cada sonda geotérmica con las siguientes premisas:
– La presión de prueba será como mínimo 3 veces la presión de servicio y como máximo el 80% de la presión nominal de la tubería.
– El tiempo de duración de la prueba será 1 hora.
– La caída de presión máxima admisible será del 3%.
En los primeros minutos de la prueba se esperará a la correcta estabilización del manómetro, presurizando si es necesario hasta la presión mínima convenida.
Pruebas de presión en tuberías horizontales
Este apartado se aplica a los siguientes elementos de las instalaciones geotérmicas:
• Conjunto formado por las sondas geotérmicas verticales y los ramales horizontales de conexión a la sala de máquinas.
• Tuberías que conforman un intercambiador horizontal.
• Tuberías que conforman un intercambiador slinky.
Purgado de la instalación
Mediante la circulación de agua a presión con una velocidad mínima de 0,6 m/s en cualquier punto de la instalación se realiza un correcto purgado. El caudal a inyectar en cabecera dependerá de la configuración y diámetro de los colectores horizontales y se puede determinar con un sencillo cálculo hidráulico.
Pruebas de estanqueidad y resistencia conjuntas
Para la realización de esta prueba se mantendrá la instalación a una presión mínima 3 veces la presión de servicio durante dos horas y se comprobará que el descenso de la presión transcurrido en este tiempo es inferior a 0,2 bares.
En el inicio de la prueba se esperará a la correcta estabilización del manómetro, ya que en los primeros momentos de la prueba, sobre todo para longitudes muy largas o en intercambiadores slinky, ésta puede disminuir considerablemente. Si esto ocurre, se procederá a la presurización del circuito hasta la presión mínima de prueba.
En las instalaciones grandes, con el objeto de detectar y aislar con mayor facilidad las causas de los fallos, se recomienda ejecutar estas pruebas por tramos, realizándose a medida que se finaliza el montaje de cada uno de ellos. En estos casos, una vez validadas las pruebas se procederá a cubrir la zanja dejando al descubierto las uniones hasta la realización de la prueba final conjunta. Como orientación, se puede sectorizar:
• En tramos de longitud inferior a 500 m o con un número de uniones en el colector superior a 5 para intercambiadores horizontales, slinky o de cabecera.
• En ramales de conexión que alimenten a más de 10 pozos verticales.
En los casos en los que se realicen las pruebas por tramos, se procederá a una prueba final de todo el circuito consistente en:
• Circular agua por la instalación a una velocidad de 6 m/s durante 15 minutos.
• Mantener la instalación a 6 bares durante 30 minutos.
Montaje de colectores
Horizontales
A continuación se muestran las configuraciones básicas más comunes para los tramos horizontales de los intercambiadores verticales:
1 Configuración lineal: los colectores de ida y retorno se colocan a lo largo de una única línea recta entre las perforaciones y la sala de máquinas. Esta configuración es la más útil cuando hay un gran número de pozos, debido a la facilidad de ejecución en línea de las perforaciones. En este tipo de configuración es conveniente, si no se van a instalar válvulas reguladoras, configurar el colector de retorno en modo retorno invertido.


2 Configuración radial: esta configuración es adecuada para un número intermedio de perforaciones en las que se quiera instalar una arqueta de registro común a las mismas. La arqueta con la valvulería correspondiente se instalará en el centro de la configuración desde la que partirán, radialmente, los colectores de ida y retorno a la sala de máquinas.


3 Tuberías a sala de máquinas: en las obras de viviendas, en las que el número de perforaciones suele ser inferior a 6 y la ubicación de las mismas se encuentra muy próxima a sala de máquinas, una de las soluciones recomendadas es la de ubicar los colectores principales vistos, colgados en pared, introduciendo directamente en la sala de máquinas las propias sondas geotérmica a través de pasatubos.
En la siguiente figura se muestra el modo de conexión recomendado de las sondas geotérmicas al colector principal. El uso de codos de 90° se empleará siempre que, por motivos de espacio, no sea posible el curvado de la tubería, cuyo radio mínimo de curvatura será 25 veces el diámetro de la tubería.


Otro aspecto fundamental a tener en cuenta en el tendido de tuberías horizontales, tanto en la ejecución de un intercambiador horizontal como en los retornos invertidos, son los finales de bucle, como se observa en la figura 6.11. Si, por razones de espacio, no se puede realizar la curvatura adecuada con la propia tubería (25*en polietileno, 50* en polibutileno), la ejecución se resolverá mediante codos de 90°.


Slinky
Los intercambiadores de calor slinky pueden ser configurados de diferentes maneras, según estén superpuestas o separadas las espiras. Las configuraciones recomendadas son:
• Slinky espiras separadas
En esta modalidad se realizan espirales de 30 a 32 pulgadas de diámetro con el mismo espaciamiento, es decir, los lazos se ponen uno en contra del otro sin sobreponerse. Este espaciamiento es la media del paso de una persona o la longitud de su brazo, con lo que no son necesarios instrumentos de medida y es fácil realizarlos con el operario de pie.
Esta modalidad se empleará en longitudes cortas de intercambiador, por ejemplo en instalaciones combinadas con sistemas verticales, cuando sea importante la rapidez en la ejecución.
• Slinky espiras superpuestas
El modo más sencillo de formar el lazo slinky desde el rollo de tubería consiste en permitir que el rollo de tubería permanezca en la misma configuración circular en la que fue enrollado durante su fabricación; para ello hay que extender rollos del carrete principal sin desenrollar completamente la tubería. Es conveniente, para realizar los lazos más fácilmente y evitar estar tomando medidas continuamente, colocar una fijación para poder guiar el espaciamiento de los lazos y su atado. De este modo, los lazos son estirados a través de la fijación, y la altura es fijada por sus límites. Una vez la tubería está colocada en la fijación con las medidas especificadas, los lazos pueden ser atados con bridas de plástico. Realizando el slinky por este procedimiento, el diámetro más pequeño para que la configuración sea manejable es de 24 pulgadas.


Sala de máquinas
Todo espacio destinado a sala de máquinas dispondrá de una pared libre para la ubicación de la bomba de calor y los colectores de entrada y salida a la misma con todos sus elementos, colgados en la pared. Este espacio se deberá ubicar lo más próximo posible tanto a las conexiones exteriores al intercambiador enterrado como a las conexiones de distribución interior. Los colectores vistos irán aislados con espesores mínimos fijados por la IT 1.2.4.2.1. del Reglamento de Instalaciones Térmicas.
Tanto la bomba de calor como los colectores y accesorios deberán quedar accesibles para trabajos de mantenimiento y reparaciones, dejando como mínimo las distancias especificadas en el catálogo del fabricante de la bomba de calor.
Las salas de máquinas en las que la potencia instalada sea superior a 70 kW cumplirán las especificaciones de la IT 1.3.4.1.2.
En general, todos los elementos (valvulería, grupos hidráulicos, instrumentación, etc.) cumplirán con los requisitos de las instrucciones técnicas correspondientes del Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios.

18.3.14

BOMBAS DE CALOR GEOTÉRMICAS (II)

Diseño del intercambiador de calor enterrado
En el diseño de los intercambiadores de calor enterrados intervienen múltiples factores que hacen factibles distintas variantes de diseño para un mismo sistema. De la habilidad del proyectista depende buscar aquella configuración que sea más adecuada a las características del proyecto a realizar y que permita obtener el máximo rendimiento de la instalación al menor coste posible.
Existen en el mercado varios programas comerciales de diseño de intercambiadores de calor enterrados. En esta guía se va a desarrollar la metodología de diseño de la Internacional Ground Source Heat Pump Association (IGSHPA), metodología válida para una primera aproximación al diseño de sistemas geotérmicos.
El método IGSHPA para el diseño de intercambiadores enterrados está basado en la teoría de la fuente de calor en forma de una línea infinita (Kelvin Line Source Theory) desarrollado por Ingersoll y Plass. Según esta teoría un intercambiador de calor que cede calor al suelo se comporta como una fuente de calor con un espesor pequeño y una longitud infinita, y por tanto sólo cede calor en el sentido radial.
Es un método de cálculo estático que asume que el sistema funciona durante un tiempo determinado a una carga constante y con el suelo a la temperatura más desfavorable, es decir, el mes de enero para calefacción y el mes de julio para refrigeración, y con una temperatura de agua fija. Durante los restantes meses, la temperatura del aire será más moderada, y por lo tanto la carga calorífica o frigorífica será menor. Además el suelo no estará tan frío (en inverno) o tan caliente (en verano), lo que hará que la temperatura del agua sea más moderada y el sistema funcionará con un mayor rendimiento.
Procedimiento de diseño de un intercambiador enterrado
Elección de la bomba de calor
Las especificaciones de la bomba de calor fijan varios parámetros de diseño del intercambiador de calor enterrado, ya que nos determinan el calor intercambiado con el suelo y el caudal circulante por el intercambiador de calor, además de fijar el rendimiento del sistema (Coefficient of Performance COP) de acuerdo con sus curvas características de potencia-temperatura.
El COP de una bomba de calor representa la relación entre la capacidad térmica de la misma (Q) y la potencia eléctrica consumida para suministrarla (W). Su definición para los modos de calefacción y refrigeración es la siguiente, así como la relación entre el calor absorbido o inyectado al terreno.
COPcalefacción = Q calefacción/Wcalefacción
Qabsorbido = Qcalefacción − Wcalefacción
COPrefrigeración = Q refrigeración/Wrefrigeración
Qinyectado = Qrefrigeración + Wrefrigeración
La selección de la bomba de calor se realiza a partir de un cálculo de cargas térmicas de acuerdo a las exigencias de diseño y dimensionado especificadas en el Reglamento de Instalaciones Térmicas.
Elección del fluido circulante
El fluido circulante por el intercambiador de calor enterrado es agua o agua con anticongelante, si se prevé en diseño que el intercambiador geotérmico puede tener riesgo de congelación (elevado funcionamiento en calefacción, temperaturas frías de terreno, etc.). La elección del fluido dependerá de distintos factores:
1 Características de transferencia de calor (conductividad térmica y viscosidad)
2 Punto de congelación
3 Requerimientos de presión y caídas de presión por rozamiento
5 Corrosividad, toxicidad e inflamabilidad
6 Coste


Elección de la configuración a emplear
Los tipos de configuraciones más usuales suelen atender a los siguientes criterios de clasificación:
• Según el tipo de instalación
– Horizontal, según el número de tubos puede ser
- Simple
- Doble
- Etc.
– Vertical, según el tipo de tubería instalada
- Simple U
- Doble U
- Coaxial
– “Slinky”
- En zanja horizontal
- En zanja vertical
• Según la trayectoria del fluido
– Serie
– Paralelo
A continuación se muestran unos esquemas de las configuraciones más usuales:




La selección de un intercambiador de calor horizontal, vertical o “Slinky” dependerá de la superficie de terreno disponible, la potencia a disipar y los costes de instalación. Generalmente los sistemas horizontales se emplean para instalaciones de baja potencia (viviendas) con grandes superficies disponibles, mientras que los sistemas verticales permiten la ejecución de grandes instalaciones con una perfecta integración en la edificación y sin hipotecar grandes superficies de terreno. La configuración “Slinky” es una variante de la horizontal –consistente en disponer la tubería formando bucles o espiras– que se emplea para instalar la mayor longitud de intercambiador con la menor excavación posible.
Para diseñar cada tipología de intercambiador de calor enterrado habrá que tener en cuenta lo siguiente:
• Intercambiador horizontal
– Profundidad de zanja
– Nº de zanjas
– Espacio entre las sondas en cada zanja
• Intercambiador vertical
– Profundidad de cada perforación
– Nº de perforaciones
– Distancia entre perforaciones (se recomienda que esta distancia no sea menor a los 6 metros para evitar interferencias térmicas entre las perforaciones, distancia que deberá aumentarse cuando la conductividad del terreno sea elevada)
• Intercambiador “Slinky”
– Profundidad de zanja
– Nº de zanjas
– Diámetro y paso de las espiras
En las siguientes gráfi cas se muestran las distintas configuraciones según la trayectoria del fluido, en las instalaciones en serie hay solamente una trayectoria para el fluido, mientras que en un sistema en paralelo el fluido puede tomar dos o más trayectorias en alguna parte del circuito. El diseñado seleccionará un modo de circulación u otro teniendo en cuenta las ventajas e inconvenientes que se citan a continuación.


• Ventajas del sistema en serie
– La trayectoria del fluido está perfectamente definida.
– El aire atrapado puede ser eliminado con gran facilidad (purga).
– Funcionamiento térmico más alto por metro lineal de tubo puesto que se requiere de un diámetro superior.
• Desventajas del sistema en serie
– Se necesita un diámetro mayor para el tubo, lo que implica mayor cantidad de fluido y anticongelante (en su caso), es decir, aumenta el coste de la instalación.
– Longitud limitada debido a la caída de presión del fluido.
• Ventajas del sistema en paralelo
– Coste de instalación más bajo al disminuir los diámetros necesarios y la cantidad de fluido de intercambio.
• Desventajas del sistema en paralelo
– Hay que tener un cuidado especial para eliminar el aire que pueda quedar atrapado.
– Problemas para equilibrar el flujo en los distintos bucles.
Elección de los tubos
Elección de los materiales
El polietileno (PE) y polibutileno (PB) son los materiales más comunes en los intercambiadores de calor enterrados.
Ambos son flexibles a la vez que resistentes y pueden unirse mediante fusión por calor para formar empalmes más fuertes que el tubo mismo.
Elección del diámetro
Para la selección del diámetro de las tuberías se debe llegar a un compromiso entre la caída de presión y el funcionamiento térmico, ya que éste:
1 Debe ser lo suficientemente grande para producir una pérdida de carga pequeña y así necesitar menor potencia de bombeo.
2 Debe ser lo suficientemente pequeño para asegurar altas velocidades y así garantizar turbulencia del fluido dentro del tubo, de manera que se favorezca el traspaso térmico entre el fluido que circula y la pared interior. Cuanto mayor sea la turbulencia mayor será el intercambio térmico. La condición que asegura la turbulencia es:


Donde Re es el número de Reynolds que caracteriza si un flujo es turbulento o laminar, Q el caudal (m3/s), D el diámetro del tubo (m) y J la viscosidad cinemática (m2/s).
Estudio de temperaturas
Tanto el polietileno (PE) como el polibutileno (PB) se comportan adecuadamente a las temperaturas de trabajo del intercambiador de calor, fijadas por la bomba de calor, y que dependen del punto de trabajo de la bomba de calor seleccionada. Cuando la bomba de calor está en modo calefacción (produciendo en el condensador agua caliente para suministrar al edificio entre 45-55 °C), en el evaporador se produce agua f ría a unos 5-15 °C, que es la que circula por las tuberías del intercambiador de calor enterrado. En refrigeración, cuando la bomba de calor produce frío en el evaporador, a una temperatura comprendida entre 7-12 °C, por las tuberías del intercambiador enterrado circulará el agua de intercambio de calor con el condensador a unos 25-35 °C.
Comprobación de la velocidad mínima del fluido
Para comprobar la velocidad mínima del fluido para asegurar flujo turbulento basta con comprobar el caudal mínimo circulante por la tubería.
Dimensionamiento del intercambiador de calor enterrado El intercambio de calor vendrá fijado por la diferencia de temperaturas entre el suelo y el fluido que circule por el intercambiador, por lo tanto, para dimensionar el intercambiador de calor enterrado en primer lugar hay que determinar estas temperaturas.
Determinar la temperatura máxima y mínima de la tierra
A partir de la ecuación (1) se calculan las temperaturas máximas (TH) y mínimas de la tierra (TL) que ocurren durante el ciclo anual para cualquier profundidad (Xs). Las ecuaciones analíticas son las siguientes:


La temperatura media de la tierra (Tm) se puede asumir como la temperatura seca media anual del lugar, la amplitud anual de la temperatura media diaria (As) se puede determinar a partir de datos tabulares para localizaciones geográficas específicas, en los sistemas verticales se puede considerar igual a 0, y los valores de la difusividad térmica del suelo (a) dependen del tipo de suelo y del contenido de agua.
Por ejemplo, para calcular un intercambiador horizontal instalado a una profundidad de 1,5 m en Valencia obtenemos los siguientes valores de temperaturas de la tierra:


Donde:
Tm se ha tomado como la temperatura media anual (datos Instituto Nacional de Meteorología de España serie 2000-2002).
AS es el valor medio entre la máxima temperatura en el mes de agosto: 29,1 °C y la mínima del mes de enero: 7 °C, obteniendo un valor para la oscilación anual de: AS = (29,1 - 7)/2 = 11,05 °C.
El valor de difusividad térmica se toma como 0,0025 cm2/s (suelo arcilloso).
Determinar las temperaturas máximas y mínimas de entrada del fluido a la bomba de calor
Un parámetro clave que tiene que elegir el diseñador del sistema es la temperatura del fluido que circule por el intercambiador de calor enterrado. Debe encontrarse el compromiso óptimo entre dos consideraciones:
• Cuanto más baja sea la temperatura en invierno (más alta en verano), mayor será la diferencia con la temperatura del suelo, y menor tendrá que ser el intercambiador enterrado para el mismo intercambio de calor, por lo que los costes de inversión serán menores.
• Cuanto más alta sea la temperatura en invierno (más baja en verano), mayor será el COP del sistema, por lo que el ahorro energético será mayor.
Con esas premisas y las curvas de temperatura de la bomba de calor, el diseñador fijará sus temperaturas máximas y mínimas de trabajo (TMAX, TMIN).
Por ejemplo, para una bomba de calor de las siguientes características:
Pot bomba calor calefacción: (Pc) 21,8 kW
Pot consumida calefacción: (Pa) 4,29 kW
Pot bomba calor refrigeración: (Pf) 17,8 kW
Pot consumida refrigeración: (Pa) 4,27 kW
Caudal 3.300 l/h
Rango Tentrada,c [9-12] °C
Rango Tentrada,f [30-35] °C
Las temperaturas de salida del agua en los modos frío y calor, se pueden determinar a partir de las siguientes expresiones:


Es decir,


Con lo que las temperaturas máximas y mínimas de entrada son


Calcular la diferencia de temperatura entre la tierra y el circuito
Hay que calcular la diferencia de temperatura entre el mínimo de la temperatura de la tierra (TL) y la temperatura mínima del agua de la bomba de calor (TMIN) para los ciclos de calefacción. En el caso de la refrigeración, hay que calcular la diferencia en la temperatura del agua máxima de la bomba de calor que entra (TMAX) y la temperatura máxima de la tierra (TH).
Calcular la resistencia de los tubos al flujo de calor
La siguiente expresión determina la resistencia térmica de las tuberías del intercambiador enterrado:


Donde:
Do = Diámetro exterior del tubo en metros.
DI = Diámetro interior del tubo, en metros.
Kp = Conductividad térmica material del tubo, en W/m·K.
ln = Logaritmo neperiano.
Por ejemplo, para tubería de PE100 PN10 DN 1”.
Rp = 0,0645 K/(W/m)
Calcular la resistencia de la tierra
Cálculo del factor de utilización (fracciones de enfriamiento y calefacción)
En el diseño de una instalación de bomba de calor geotérmica hay que tener en cuenta tanto la potencia pico como la demanda energética a proporcionar; podemos distinguir entre los siguientes conceptos:
• Cargas de diseño: son usadas para dimensionar y seleccionar la bomba de calor. Las cargas de diseño están basadas en estándares o condiciones aceptadas para una localización dada en el día más desfavorable de funcionamiento.
• Demanda de energía: determina la energía necesaria que debe proporcionar el sistema al edificio durante un periodo determinado (diario, mensual, anual, etc.).
• Demanda del terreno: representa el calor captado por la tierra (en modo calefacción) o disipado por la tierra (en modo refrigeración).
A. Procedimientos de cálculo de las cargas de diseño El procedimiento de cálculo de cargas para dimensionar un sistema de climatización es perfectamente conocido por los diseñadores y existen varios métodos para ello. Fijando las condiciones interiores y exteriores que marca el Reglamento de Instalaciones Térmicas, hay que determinar el calor que debe aportar el sistema de calefacción para suplir la pérdida de calor del edificio en invierno y calcular la ganancia de calor del edificio en verano que deberá evacuarse mediante el sistema de refrigeración para mantener una temperatura confortable.
Sólo se precisa realizar estos cálculos en los meses de enero y julio, ya que son los meses con las condiciones críticas para calefacción y refrigeración.
B. Cálculo de la energía. Cálculo del factor de utilización
Además de la potencia de la bomba de calor, en el diseño de los sistemas geotérmicos es imprescindible conocer la demanda energética del edificio, ya que únicamente cuando la bomba de calor esté en funcionamiento el intercambiador de calor cederá o absorberá calor. Debido a que la bomba de calor se dimensiona para las condiciones de funcionamiento más desfavorables, cuando la carga térmica del edificio sea inferior a la potencia de la bomba de calor, ésta funcionará intermitentemente. Este aspecto afecta a la resistencia térmica del suelo, ya que para el cálculo de la Rs se tiene que saber la cantidad total de calor que llega a inyectarse o extraerse durante toda una estación.
Para considerar este efecto se debe determinar, tanto en calefacción como en refrigeración, la fracción de tiempo que está en marcha la bomba de calor, que se multiplicará por la resistencia térmica del suelo, a esta fracción se le llama factor de utilización (F) y es el cociente entre la demanda térmica del edificio durante una estación (calefacción o refrigeración) dividido por la potencia de la bomba de calor.
Existen programas de modelado energético que calculan la demanda energética anual del edificio en función de las variables constructivas y el uso. Los más empleados, a nivel mundial, por los arquitectos e ingenieros son eQuest, Energy10, DOE-2, TRNSYS, VISUALDOE, ECOTECT, ESP-r y EnergyPlus. Las principales barreras para el uso sistemático de estos programas en el diseño son la necesidad de cualificación profesional, el tiempo necesario, en ocasiones no justificable, para implementar el edificio en el programa, la indeterminación en las fases de diseño de muchas de las características necesarias para el modelado (usuarios, equipos…), etc. por lo que también existen métodos más sencillos de cálculo de este factor de utilización.
Calculo de la longitud del intercambiador enterrado
A partir de todos los parámetros determinados anteriormente la longitud del intercambiador de calor enterrado se puede determinar para calefacción y refrigeración mediante las siguientes expresiones. Estas expresiones son válidas tanto para intercambiadores enterrados verticales como horizontales, las características de la configuración empleada se reflejan en el valor de la resistencia térmica de la tierra (Rs).


En intercambiadores de calor que funcionen en ambos modos se tomará la longitud más desfavorable.
Siguiendo con la bomba de calor de ejemplos anteriores y considerando unos valores de Rs de 1,6 K/(W/m), con un factor de utilización de 0,15 para ambos modos de funcionamiento, las longitudes de intercambiador obtenidas son:


Selección bomba de circulación
Para la selección de la bomba de circulación del intercambiador de calor enterrado se tendrá en cuenta el caudal fijado por la bomba de calor seleccionada y la caída de presión del ramal del intercambiador más desfavorable.
Muchos modelos de bombas de calor para estas aplicaciones llevan ya incorporada una bomba de circulación para el bucle enterrado.