LA SIMULACIÓN REALIZADA EN VARIOS EDIFICIOS EVIDENCIA QUE LA LIMITACIÓN DE TEMPERATURA AHORRA ENERGÍA SIN AFECTAR AL CONFORT
El pasado 27 de noviembre, se publicó en el Boletín Oficial del Estado (BOE) el Real Decreto 1826/2009 que modifica el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE). Este Real Decreto, además de otras cuestiones referentes al rendimiento y tipo de calderas a instalar a partir de 2010 establece limitaciones en lo referente a la temperatura interior a mantener dentro de los locales habitables tanto en invierno como en verano en los siguientes tipos de locales:
- Administrativo.
- Comercial: tiendas, supermercados, grandes almacenes, centros comerciales y similares.
- Pública concurrencia.
- Culturales: teatros, cines, auditorios, centros de congresos, salas de exposiciones y similares.
- Establecimientos de espectáculos públicos y actividades recreativas.
- Restauración: bares, restaurantes y cafeterías.
- Transporte de personas: estaciones y aeropuertos.
En este Real Decreto se fija una temperatura mínima en verano para este tipo de locales de 26ºC, mientras que la máxima de invierno se fija en 21ºC, estando la humedad relativa siempre comprendida entre un 30% y un 70%
El objeto del presente artículo es analizar el ahorro energético conseguido mediante la implementación de esta medida y analizar el confort térmico alcanzado en los locales objeto del Real Decreto una vez adoptadas las temperaturas especificadas en el mismo.
AHORRO ENERGÉTICO
Como se ha comentado anteriormente, el Real Decreto 1826/2009, establece que la temperatura límite en los recintos habitables acondicionados de los establecimientos regulados por el mismo será de 21ºC en invierno y 26ºC en verano.
El ahorro energético conseguido con esta medida se ha evaluado mediante la herramienta informática de referencia para la calificación energética de grandes edificios terciarios, CALENER-GT, ya que esta herramienta permite simular el comportamiento energético del edificio en todas las zonas climáticas en las que se ha dividido España en base horaria. Además permite la modificación de las temperaturas de consigna, tanto de calefacción como de refrigeración.
Edificios simulados
Con objeto de evaluar el ahorro energético conseguido mediante la modificación de las temperaturas se ha realizado la simulación del comportamiento energético de varios edificios del sector terciario.
Los edificios utilizados para evaluar los ahorros energéticos conseguidos mediante la modificación de la temperatura de uso de los edificios se corresponden con las distintas tipologías de edificios afectados por el Real Decreto, tratándose de un centro comercial, un edificio de oficinas, unos grandes almacenes y un edificio dedicado a servir como juzgado.
Las simulaciones realizadas se corresponden con las 12 zonas climáticas en las que se ha divido el territorio del estado a efectos de cumplimiento del Documento Básico HE1 de “Limitación de la Demanda Térmica” del Código Técnico de la Edificación (CTE) y que también se utilizan para la determinación de la calificación energético de los edificios. Para cada una de estas localidades se han realizado dos simulaciones por edificio, una primera utilizando como temperatura de consigna para las instalaciones de calefacción y refrigeración 22ºC y 25ºC respectivamente, y una segunda utilizando como temperaturas de consigna 21ºC para el caso de la calefacción y 26ºC para la refrigeración.
Resultados
Dada la gran variabilidad de tipologías de edificios, instalaciones en los mismos, climas en España, usos de los edificios, etc, el ahorro energético conseguido con la medida depende de multitud de factores propios del edificio (orientación, cerramientos, tipo de instalaciones de climatización, horario de uso, etc.). Puede afirmarse que se consigue una reducción de entre un 7% y un 11% de la demanda total de climatización (incluyendo calefacción, refrigeración, ventilación, bombas y auxiliares y sistema de condensación), que representa entre un 4% y un 6% sobre el consumo total del edificio, que además incluye el consumo eléctrico en iluminación.
Se comprueba además que el ahorro energético conseguido depende de la climatología de la localidad en la que se encuentra situado el edificio. El ahorro energético conseguido es más importante para las localidades con climas templados (costeras, tanto mediterráneas como atlánticas), donde la variación de 1ºC en la temperatura de consigna tanto de refrigeración como de calefacción implica una mayor variación del número de horas de funcionamiento de los sistemas de calefacción y refrigeración.
Porcentaje de ahorro sobre consumo energético en climatización (calefacción, refrigeración, ventilación, bombas y auxiliares y sistema de condensación). Calculado para capital de provincia.
La figura debe de interpretarse con precaución, se han calculado los ahorros para las capitales de provincia que los programas de referencia para la certificación energética de edificios utilizan como representativas de cada zona climática, extendiéndose el resultado a todas las capitales de provincia con la misma zona climática y de éstas capitales al resto de la provincia. Por tanto, existirán casos en los que el clima en la capital de provincia sea sensiblemente diferente del registrado en otras zonas de la provincia, sirvan como ejemplos los casos de Granada o Lugo, donde el clima en la capital es sensiblemente diferente al clima en la zona costera.
No obstante, se considera representativa la figura en el sentido de que indica que los ahorros energéticos conseguidos son sensiblemente superiores en las zonas costeras con climas oceánicos o mediterráneos que las zonas del interior del país con clima continental.
ÍNDICES DE CONFORT
El índice de confort en los locales climatizados se mide a partir del voto medio estimado (PMV) o del porcentaje estimado de insatisfechos (PPD). El PMV se obtiene a partir de varias fórmulas empíricas recogidas en la norma UNE EN ISO 7730:2006. Las variables que influyen en el bienestar térmico de las personas son las siguientes:
- Temperatura del aire [ºC]
- Temperatura media radiante de las superficies que rodean a la persona [ºC]
- Humedad relativa del aire [%]
- Grado de vestimenta [clo]
- Actividad metabólica, calculada como diferencia entre la tasa metabólica de la persona y la potencia mecánica efectiva desarrollada por la misma [met]
- Velocidad de aire [m/s]
Este PMV se divide en una escala con 7 niveles, desde un índice +3 denominado “muy caluroso” hasta un índice -3 denominado “frío”. Este índice se relaciona con el PPD a partir de una fórmula recogida en la norma UNE EN ISO 7730:2006. El valor mínimo de insatisfechos que puede conseguirse es del 5%, ya que no todas las personas perciben de la misma manera el bienestar térmico y se ha comprobado empíricamente que en un mismo local, seas cuales sean las condiciones del ambiente térmico es imposible que todo el mundo esté totalmente satisfecho.
Condiciones de Diseño
Las condiciones de diseño de los locales están recogidas en el Real Decreto 1027/2007 por el que se aprueba el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE).
En el RITE se especifica que para personas con una actividad sedentaria, de 1,2 met y un grado de vestimenta de 1 clo para el invierno y 0,5 clo para el verano, las temperaturas y humedades de diseño serán:
| Estación |
Temperatura operativa ºC |
Humedad relativa % |
| Verano |
23…25 |
45…60 |
| Invierno |
21…23 |
40…50 |
Estas condiciones de diseño podrán modificarse, siguiendo el procedimiento de la norma UNE EN ISO 7730 para valores diferentes de grados de vestimenta y actividad metabólica.
El RITE también regula la velocidad máxima del aire en la zona ocupada. En todos los análisis posteriores que se realizan en este documento esta velocidad se fijará en 0,15 m/s, que se ha considerado una velocidad razonable dentro de la zona ocupada de los locales habitables.
Comparativa condiciones diseño RITE – Real Decreto 1829/2009
Variaciones de humedad y temperatura
Se ha analizado el porcentaje de personas insatisfechas para distintas condiciones de humedad relativa y temperatura tomando como base las condiciones de vestimenta y actividad metabólica fijadas por el RITE.
Se han comparado los resultados en cuanto al PPD comparando distintos valores de humedades relativas y temperaturas secas, siendo los resultados los que se recogen a continuación.
Se han utilizado los siguientes valores para el resto de variables:
- 0,5 clo para verano, 1,0 clo para invierno.
- 1,2 met.
- 0,15 m/s velocidad del aire en la zona ocupada.
[Descripción y Datos]
En amarillo se representan las condiciones de diseño fijadas por el RITE para los valores arriba mencionados.
Puede observarse, que para una temperatura seca en verano de 26ºC, el máximo porcentaje de insatisfechos es de un 8,33% y esto teniendo en cuenta que se da para una humedad relativa de un 70%, mientras que para una humedad relativa de un 50% el PPD baja a un 6,30%.
Por tanto, para estas condiciones se demuestra que el aumento de la temperatura seca en un 1ºC en verano no implica una pérdida significativa de confort.
Para las condiciones de invierno, la temperatura máxima se fija en 21ºC, aspecto ya contemplado en las condiciones de diseño del RITE, por lo que no hay variaciones en lo que a confort se refiere.
En la figura inferior se muestra la variación del confort térmico en función de la temperatura para distintos niveles de humedad relativa.
Variación del PPD en función de la temperatura seca (invierno 1,0 clo, 1,2 met, 0,15 m/s), verano (0,5 clo, 1,2 met, 0,15 m/s).
En el gráfico anterior, el conjunto de curvas de la izquierda representa las condiciones de invierno, donde puede observarse un óptimo a 22ºC, mientras que las figuras de la derecha representan las condiciones de verano, donde el óptimo se encuentra en 25ºC.
Situarse 1ºC por encima o por debajo de este óptimo no representa una gran variación en términos de confort.
Variaciones del índice de actividad metabólica
Según la norma UNE EN ISO 7730:2006, las tasas metabólicas habituales son las siguientes.
| Actividad |
Tasa metabólica |
| |
W/m2 |
met |
| Reposo, sentado |
58 |
1,0 |
| Actividad sedentaria (oficina, domicilio, escuela, laboratorio) |
70 |
1,2 |
| Actividad ligera, de pie (de compras, laboratorio, industria ligera) |
93 |
1,6 |
| Actividad media, de pie (dependiente de comercio, tareas domésticas, trabajo con máquinas |
116 |
2,0 |
Representando gráficamente la variación del porcentaje de personas insatisfechas en función de la temperatura para distintos grados de actividad metabólica se obtiene la siguiente figura.
Variación del PPD en función de la actividad metabólica (invierno 1,0 clo, 0,15 m/s, 50%), verano (0,5 clo, 1,2 met, 50%)
Como puede verse en la figura la temperatura óptima de confort varía en función de la actividad metabólica, es decir, de la actividad que se esté llevando a cabo en ese momento.
Es decir, la sensación de confort es más dependiente de la actividad realizada en un momento concreto que de las condiciones higrométricas del local.
Para los edificios afectados por el Real Decreto, la actividad puede variar desde los 1,0 met para espectadores en cines o teatros hasta los 1,6 met para actividades ligeras, como caminar por una estación con una maleta.
Una temperatura en invierno de 21ºC es óptima para personas con una actividad metabólica de 1,2 met, es decir, es la temperatura óptima en una oficina, mientras que es incluso demasiado alta para un centro comercial o una estación. Por tanto, en este sentido el Real Decreto no tiene porqué menoscabar el confort de las personas.
En verano, una temperatura de 26ºC es óptima para personas con actividad sedentaria, como por ejemplo los espectadores de un cine o un teatro, mientras que para trabajadores en una oficina, la temperatura óptima es de unos 25ºC no representando una gran pérdida de confort el aumento de 1ºC en la temperatura de consigna. Esta temperatura si puede considerarse algo elevada para personas con actividad ligera, como por ejemplo, personas que están de compras o dependientes de centros comerciales.
Variaciones del grado de vestimenta
Citando textualmente la norma UNE EN ISO 7730:2006, los índices de vestimenta habituales son los siguientes:
| Actividad |
Icl |
| clo |
| Bragas, camiseta, pantalón corto, calcetines finos, sandalias |
0,30 |
Calzoncillos, camisa de manga corta, pantalones ligeros, calcetines finos, zapatos |
0,50 |
| Bragas, combinación, medias, vestido, zapatos |
0,70 |
| Ropa interior, camisa, pantalones, calcetines, zapatos |
0,70 |
Bragas, camisa, pantalones, chaqueta, calcetines, zapatos |
1,00 |
Ropa interior de manga y perneras largas, camisa, pantalones, jersey en cuello de V, chaqueta, calcetines, zapatos |
1,30 |
Ropa interior de manga y perneras cortas, camisa, pantalones, chaleco, chaqueta, chaquetón, calcetines, zapatos |
1,50 |
Si se analiza la variación del confort térmico en función de la temperatura para diferentes grados de vestimenta se obtienen los resultados que se muestran en el gráfico siguiente.
Variación del PPD en función del índice de vestimenta ( 1,2 met, 0,15 m/s, 50%).
El decir, la temperatura de confort depende del grado de vestimenta, para la figura, en la que la actividad metabólica representa la actividad propia de una oficina, el grado de vestimenta para el que una temperatura de 21ºC es óptima es de entre 1,1 y 1,3 clo, que equivale a la típica ropa de invierno, es decir, jersey, traje…
Para el verano, una temperatura de 26ºC es óptima para un grado de vestimenta de entre 0,3 y 0,5 clo, equivalente a ropa de verano, tanto de sport como más formal.
CONCLUSIONES
El ahorro energético medio conseguido en los edificios simulados es de entre un 7% y un 11% sobre la demanda total de climatización, es decir, incluyendo calefacción, refrigeración, ventilación, bombas y auxiliares y sistema de condensación y de entre un 4% y un 6% sobre el consumo total del edificio (que además incluye el consumo eléctrico en iluminación).
En lo que respecta a la sensación de confort térmica, se comprueba que la misma es más sensible a la actividad metabólica y al grado de vestimenta que al grado de humedad y a la temperatura.
Por tanto, la regulación de la temperatura especificada por el Real Decreto 1829/2009 no tiene porqué afectar sensiblemente al grado de confort en los edificios siempre que los usuarios de los mismos adapten su vestimenta a la estación del año y a la actividad a realizar.
Bibliografía
- REAL DECRETO 1826/2009, de 27 de noviembre, por el que se modifícala el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios
- REAL DECRETO 1027/2007, de 20 de julio, por el que se aprueba el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios, aprobado por el Real Decreto 1027/2007, de 20 de julio.
- UNE EN ISO 7730:2006. Ergonomía del ambiente térmico. Determinación analítica e interpretación del bienestar térmico mediante el cálculo de los índices PMV y PPD y los criterios de bienestar térmico del local.
- ASHRAE FUNDAMENTALS 2009. Chapter 9. Thermal confort.
Marcos González Álvarez.
Departamento Doméstico y de Edificios, IDAE