Cumplimiento del «Consumo energético anual por superficie útil de energía primaria total» (indicador Cep,tot)

El indicador Cep,tot se define como el valor calculado del consumo energético anual por superficie útil de energía primaria total, sea renovable o no renovable, del conjunto del edificio en kWh/m2*año. Debe ser inferior al valor límite Cep,tot,lim en las tablas 3.2.a y 3.2.b del Documento Básico HE 0: Limitación del consumo energético. Esta es una de las exigencias más importantes del documento y compromete a aspectos muy variados del edificio. Para la resolución de un incumplimiento del consumo energético se debe realizar un estudio y revisión general de todas las decisiones adoptadas en el proyecto, desde la concepción inicial del edificio hasta la determinación de las soluciones y parámetros específicos definidos en el modelo de CYPETHERM HE Plus.

Debido al coste de esta revisión y con el objeto de ayudar al usuario de CYPETHERM HE Plus, y admitiendo que las decisiones a tomar pueden variar dependiendo de cada proyecto, se proponen a continuación una serie de actuaciones con carácter general orientadas a la reducción del consumo energético anual del edificio de energía primaria total, y por tanto, al cumplimiento de este apartado del DB HE 0. Para mayor información sobre las actuaciones a seguir para reducir el consumo energético de un edificio, puede también consultar la Guía de aplicación del DB-HE 2019 publicada por el Ministerio deTransportes, Movilidad y Agenda Urbana.

Recuerde que el consumo de energía final está relacionado con la demanda energética del edificio y el rendimiento medio de los sistemas a través de la siguiente expresión:

El consumo de energía primaria equivale al producto del consumo energético final por el factor de conversión de la energía.

Por tanto, para reducir el consumo energético, es necesario reducir la demanda energética del edificio, aumentar el rendimiento medio de los sistemas y utilizar vectores energéticos con un factor de conversión favorable o reducido.

Considere además lo siguiente:

  1. No sólo los sistemas de climatización aportan consumo. En el cálculo se contemplan los servicios de ventilación, iluminación y agua caliente sanitaria.
  2. El rendimiento equivale al cociente entre el aporte de energía del sistema y el consumo del sistema. En refrigeración, la energía aportada es mayor que la demanda debido a la parte latente. 
  3. Existen límites en el rendimiento. En los servicios que aportan calor, el rendimiento nunca es superior a 1. Por tanto, en calefacción, una instalación totalmente renovable tendrá un consumo como mínimo igual a la demanda.

a) Actuaciones orientadas a la reducción de la demanda energética del edificio

1. Limitación de los valores de transmitancia térmica de los elementos constructivos

Se recomienda rebajar los valores de transmitancia térmica de los elementos que forman la envolvente, esto es, los cerramientos, las cubiertas, los huecos, las soleras o forjados sanitarios, así como los forjados y tabiques que separan la parte habitable de la no habitable del edificio.

Para modificar los valores de transmitancia, puede hacerlo de dos maneras:

1. Si el modelo se ha realizado en CYPECAD MEP, o en Open BIM Construction Systems, realice allí el cambio y vuelva a exportar a BIMserver.center. Se recomienda la creación de un nuevo proyecto de BIMserver.center, así como la iniciación de un nuevo fichero de CYPETHERM HE Plus, para recoger adecuadamente los cambios.

2. Alternativamente a lo anterior, el cambio puede realizarse directamente en el fichero de CYPETHERM HE Plus donde se esté trabajando, modificando los elementos directamente en la biblioteca. Estos cambios no afectarán al modelo original, ya que la información no viaja desde CYPETHERM HE Plus hasta CYPECAD MEP.

Los valores orientativos de la transmitancia de los elementos pueden consultarse en la tabla a del Anejo E del DB HE 1.  

Por ejemplo, un valor de transmitancia recomendado para los cerramientos de un edificio en la zona D, 0,27 W/m2K, puede conseguirse con un espesor de alrededor de 12 centímetros de aislamiento. Este espesor de aislamiento puede aumentar unos pocos centímetros más en la cubierta, y reducirse ligeramente en los elementos en contacto con el terreno o con espacios no habitables.

Para el caso de los huecos acristalados, los valores recomendados del Anejo E para el ejemplo seleccionado pueden conseguirse con vidrios de transmitancia inferior a 2 W/m2K y con marcos de transmitancia en torno a 1 W/m2K.

Es importante anotar que aunque los valores de transmitancia térmica de los elementos cumplan con las comprobaciones específicas del DB HE 1, ya sea la comprobación del coeficiente global de transmisión de calor a través de la envolvente técnica (K), como la comprobación de limitación descompensaciones, esto no garantiza un cumplimiento del consumo energético, por lo que se puede dar el caso de que, para cumplir las exigencias del DB HE 0, el usuario se vea forzado a utilizar valores de transmitancia más bajos que los necesarios para cumplir estrictamente el DB HE 1.

De cualquier forma, no conviene aumentar indiscriminadamente el espesor del aislamiento por encima de los valores recomendados, ya que su influencia no es linealmente proporcional, y por encima de un determinado valor puede ser despreciable e incluso perjudicial por aumentar la demanda de refrigeración. La utilización de espesores grandes de aislamiento dificulta la evacuación de las cargas internas y del calor aportado por la radiación solar. En ese caso, se deben estudiar otras actuaciones sobre otros elementos.

2. Limitación de los valores de transmitancia térmica lineal de los puentes térmicos

Al igual que con la transmitancia térmica superficial de los elementos constructivos, se recomienda rebajar la transmitancia térmica lineal de los puentes térmicos contemplados en el proyecto.

Para ello, la forma más rápida es acudir al menú de “Aristas” de la parte superior derecha, y hacer clic en la opción de “Configuración”. 

Una vez allí, el usuario puede hacer clic en “Definición manual del coeficiente de transmisión térmica lineal” para tener un pleno control de este valor para todos los puentes térmicos.

En el panel abierto, se hace clic en cada uno de los tipos de puentes para definir su transmitancia. Se puede seleccionar “Siempre” en el campo “Aplicación”, para luego hacer clic en el botón «Importar valores de la norma CTE DB HE 1» en la parte derecha para así importar valores del Documento de Apoyo 3 del HE. De esta forma, CYPETHERM HE Plus siempre tomará el valor indicado de transmitancia térmica lineal en ese tipo de puente térmico.

Conviene que los valores de transmitancia térmica lineal (Ψ) sean lo más cercanos a cero posible para limitar la transmisión de calor por los puentes térmicos.

3. Control de la ventilación a efectos de la reducción de demanda y el consumo energético

Introducción de unidades de recuperación de calor

La recuperación de calor influye en el cálculo del consumo energético a través de la reducción de la demanda. 

Para definir una unidad de recuperación de calor, se debe hacer clic derecho sobre el apartado “Unidades terminales” dentro de cada zona térmica y elegir “Añadir (Unidades terminales)”. Una de las opciones corresponde al “Recuperador de calor”, definiendo después la eficiencia del mismo.

La introducción de unidades de recuperación ayuda al cumplimiento tanto de edificios residenciales como de edificios terciarios (desde el CTE HE 2019). 

Si el modelo original proviene de CYPECAD MEP y en el fichero del mismo estaban introducidos los parámetros correspondientes a la recuperación de calor, CYPETHERM HE Plus habrá recogido ya esta definición tras el proceso de importación.

Reducción justificada de los caudales de ventilación

Algunos sistemas de ventilación controlada, especialmente los llamados sistemas higrorregulables, disponen de Documentos de Idoneidad Técnica (DIT) con los que el técnico proyectista puede justificar una reducción de los caudales de ventilación normativos, especificados para viviendas por el DB HS3, resultando en una reducción de la demanda energética y por tanto, del consumo energético.

Si el edificio dispone de estos sistemas, el usuario de CYPETHERM HE Plus puede modificar el caudal de ventilación de los recintos editándolos a través del menú “Biblioteca” en la parte izquierda, y escribiendo un valor de renovaciones/hora menor, de tal manera que coincida con los valores proporcionados por la justificación técnica mencionada.

4. Utilización favorable de las ganancias de energía radiante

El cálculo realizado por CYPETHERM HE Plus contempla no sólo las pérdidas de energía, sino también las ganancias, que pueden ser aprovechadas si son favorables a efectos del cumplimiento.

Un caso común es el aprovechamiento de las ganancias de energía radiante para reducir la demanda de calefacción en invierno. Para ello, el factor solar de los vidrios definidos en los huecos acristalados deberá ser lo más alto posible, por ejemplo, entre 0,50 y 0,60

Además, en este caso deberemos evitar la definición de accesorios, elementos de sombra y proyecciones de los elementos constructivos que puedan perjudicar o limitar la incidencia positiva de la radiación solar sobre nuestro edificio. Conviene ser cauteloso con esta medida, ya que compromete también el consumo de refrigeración.

5. Desactivación de los equipos suplementarios

El CTE HE 2019 permite la existencia de horas fuera de consigna, esto es, períodos en los cuales la temperatura de la zona térmica está por encima o por debajo de la temperatura de consigna. Se puede aprovechar esta particularidad para reducir el consumo del edificio, aunque los efectos serán reducidos. El límite de horas fuera de consigna permitido por la norma es bajo y equivale al 4% del tiempo de ocupación. Esta opción permite también el modelado de edificios pasivos, es decir, sin sistemas.

Si definimos sistemas con menor potencia, de manera que sea insuficiente para cubrir la carga durante un determinado número de horas al año, CYPETHERM HE Plus añadirá por defecto “Sistemas de sustitución”. Sin embargo, se puede desactivar la opción de “Equipos suplementarios disponibles” en el panel de “Opciones de cálculo” que aparece al hacer clic en “Calcular” para que el programa no añada dichos sistemas. Durante esas horas, la temperatura estará fuera de consigna. Por tanto, se computará únicamente el consumo energético de los sistemas existentes, y no el consumo adicional por parte de los sistemas suplementarios.

Esta operación sólo puede seguirse para realizar pequeños ajustes, ya que existe una limitación del número de “Horas fuera de consigna” anuales impuesta también por el DB HE0.

6. Diseño arquitectónico orientado a la eficiencia energética

Las decisiones tomadas en el proceso de diseño arquitectónico influyen, tanto positiva como negativamente, en el ámbito de la eficiencia energética del edificio. Si es posible, se deberán considerar los aspectos energéticos desde el comienzo del proceso de diseño para evitar modificaciones sustanciales posteriores, incumplimientos no previstos o dificultades en el avance del proyecto.

Algunas decisiones relacionadas con el diseño son las siguientes:

Compacidad de la geometría. Las geometrías compactas tienen una menor superficie de intercambio de calor con el exterior. Por el contrario, las geometrías con proyecciones, retranqueos, salientes y patios proporcionan una mayor superficie de intercambio. Si el interés es reducir la demanda de calefacción, deberán utilizarse geometrías de mayor compacidad.

Tamaño y orientación de los huecos. Por las características del material, los huecos acristalados son elementos que permiten una mayor transmisión del calor, además de la existencia de una ganancia radiante. Para reducir la demanda de calefacción, los huecos deben ser de menor tamaño, especialmente aquellos orientados al norte.

Presencia de sombras y voladizos. La existencia de sombras, accesorios y voladizos influye en la energía radiante que afecta al edificio y en la distribución de la misma a lo largo del año por las variaciones del ángulo solar.

7. Revisión de la demanda de agua caliente sanitaria

Dado que en el indicador del consumo energético se contempla también la energía destinada a cubrir la demanda de agua caliente sanitaria, puede revisar los valores introducidos de demanda diaria de ACS. Para ello, recuerde que puede manipular dichos valores en “Parámetros generales” dentro de la pestaña “Edificio”. 

La demanda de ACS puede definirse con un valor total para el edificio o especificando un valor para cada zona térmica. En el segundo caso, puede editar el valor de “Demanda diaria de ACS” haciendo clic en cada una de las zonas térmicas.

b) Actuaciones orientadas al aumento del rendimiento medio de los sistemas

8. Mejora del rendimiento de sistemas de climatización

Si en el modelo se están empleando unidades terminales de rendimiento constante, considere seleccionar las mismas y escribir un rendimiento mayor. Esto rebajará el consumo energético del edificio hasta los límites mencionados anteriormente.

Si en el modelo se están empleando otro tipo de sistemas, se tratará de optimizarlos escogiendo sistemas con un rendimiento mayor o ajustando su potencia a la necesaria. Si el valor definido de potencia es muy superior a las necesidades de la zona térmica, puede producir un consumo energético excesivo. De todas formas, esto es muy dependiente de las curvas de rendimiento de la máquina. En general, en una bomba de calor el rendimiento es mayor cuando trabaja al 40 o 50% de su carga parcial, y peor si funciona al 5%. Si el valor definido de potencia es inferior al necesario, el programa añadirá sistemas de sustitución que, por lo general, tienen un rendimiento peor que los sistemas definidos por el usuario, por lo que el consumo energético será mayor.

Se recomienda  utilizar sistemas de fabricante, ya que en general suelen tener rendimientos y curvas de comportamiento mejores que los sistemas genéricos. 

9. Mejora del rendimiento de sistemas de agua caliente sanitaria

Por las mismas razones que en los sistemas de climatización, utilice sistemas de agua caliente sanitaria con rendimientos superiores. En el caso de equipos genéricos, puede manipular directamente el rendimiento medio estacional. A pesar de las mejoras en el rendimiento de los sistemas, como mínimo el consumo será igual a la demanda. 

En equipos de fabricante el rendimiento es un valor que puede consultarse en el momento de la definición.

10. Ajuste de los sistemas de iluminación y ventilación

Los sistemas de iluminación y ventilación repercuten en el consumo eléctrico del edificio. Puede que estos sistemas provoquen problemas en edificios terciarios, debido a que los consumos de iluminación y ventilación se contemplan en los mismos. En edificios residenciales, los consumos de los sistemas de ventilación pueden llegar a tener una gran influencia.

Para aumentar la eficiencia energética de los sistemas de ventilación, consulte la potencia eléctrica en el caso de sistemas de ventilación mecánica. Si el valor de potencia eléctrica es elevado, aumenta el consumo energético de las instalaciones de ventilación.

Para aumentar la eficiencia energética de las instalaciones de iluminación, manipule los parámetros relacionados con las mismas editando los recintos definidos en el proyecto. Recuerde que puede utilizar programas como CYPELUX CTE para definir la iluminación del edificio e importar después esta información en CYPETHERM HE Plus.

c) Actuaciones orientadas a la modificación del factor de conversión de energía

11. Elección del vector energético de los sistemas

Debido a la influencia del factor de conversión de energía en la relación entre el consumo de energía final y el consumo de energía primaria, que es el limitado por la normativa, es conveniente utilizar vectores de energía con factores de conversión favorables o reducidos.

Puede consultar el valor de los factores de conversión de la energía desde la opción “Fuentes de energía” de la barra de herramientas superior, para después hacer clic en “Factores de conversión de la energía”. La primera columna muestra el factor que relaciona el consumo de energía primaria y el consumo de energía final. Los factores altos aumentan el valor del consumo de energía final.

Estos factores se muestran a nivel informativo y no son editables por parte del usuario. Sin embargo, en el proceso de diseño y elección de los sistemas técnicos del edificio, a través de los menús “Sistemas de climatización”, “Unidades terminales” y “Sistema de ACS”, el usuario sí puede decidir la utilización de sistemas cuyo vector energético se corresponda con un factor de conversión reducido.