Trabajo fin de máster_Estado del arte. 20.06.2013

1111

ESTUDIO,

DISEÑO,

DESARROLLO,

INTEGRACIÓN:

ENERGÍAS RENOVABLES EN LAS ENVOLVENTES DE LOS EDIFICIOS.

2013

Departamento de Energética Edificatoria

Alejandro Ruiz Ortega //.arquitecto superior //

En colaboración con:

CENER - UNIVERSIDAD DE NAVARRA

2222

ÍNDICE PÁGINA

ÍNDICE ..................................................................................................................................................................................2

1.- ESTUDIO DEL OBJETO DEL TRABAJO FIN DE MÁSTER: ..................................................................6

1.1.- SITUACIÓN PROBLEMÁTICA: CONSUMO ENERGÉTICO ..............................................................6

1.1.1.- INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................6

1.1.2.- OBJETO ............................................................................................................................................. 7

1.1.3.- BENEFICIOS .....................................................................................................................................8

1.1.4.- ALCANCE .........................................................................................................................................8

1.1.5.- METODOLOGÍA .............................................................................................................................8

1.1.6.- CONCLUSIONES ..........................................................................................................................8

2.- ESTADO DEL ARTE: ..............................................................................................................................................9

2.1.- ENERGÍAS RENOVABLES ...............................................................................................................................9

2.1.1.- ENERGÍA SOLAR TÉRMICA // SOLAR THERMAL ENERGY ..................................9

SISTEMAS ACTIVOS DE CAPTACIÓN SOLAR // .......................................................................9

ACTIVE SOLAR ENERGY SYSTEMS................................................................................................9

A. Sistemas de colectores de aire ................................................................................... 11

B. Sistemas de colectores hidráulicos .........................................................................12

B.1. Sistemas de baja temperatura ................................................................................12

B.1.1 Estudios Reseñables ..................................................................................................15

B.1.2. Ejemplos de integración arquitectónica .........................................................16

B.2. Sistemas de media y alta temperatura ..............................................................21

2.1.2.- ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA // PHOTOVOLTAIC ENERGY 23

SISTEMAS ACTIVOS DE CAPTACIÓN SOLAR // ....................................................................23

ACTIVE SOLAR ENERGY SYSTEMS.............................................................................................23

A. Tecnología de células de silicio cristalino .............................................................24

B. Tecnología de células de lámina delgada............................................................26

C. Tecnología de células de tercera generación ..................................................30

D. Integración en envolventes..........................................................................................31

E. Ejemplos de integración arquitectónica ...............................................................39

3333

2.1.3.- ENERGÍA SOLAR EN SISTEMAS HÍBRIDOS // HYBRID SOLAR ENERGY 44

2.2.- SISTEMAS DE REHABILITACIÓN ENERGÉTICA DE LA ENVOLVENTE ...............................49

2.2.1.- SISTEMA DE FACHADA VENTILADA // VENTILATED FAÇADE .......................50

SISTEMAS PASIVOS DE REHABILITACIÓN DE ENVOLVENTES // ...............................50

PASSIVE SYSTEMS CLADDING REFURBISHMENT............................................................50

2.2.1.1.- Construcción ....................................................................................................................50

2.2.1.2.- Funcionamiento .............................................................................................................52

2.2.1.3.- Estimación del coste ...................................................................................................53

2.2.1.4.- Ahorros climatización ..................................................................................................53

2.2.1.5.- Valoración .........................................................................................................................53

2.2.2.- SISTEMA DE FACHADA SATE // EXTERNAL THERMAL INSULATION COMPOSITE SYSTEMS “ETICS” ........................................................................54



2.2.2.1.- Construcción ...................................................................................................................54

2.2.2.2.- Estimación del coste ..................................................................................................56

2.2.2.3.- Ahorros climatización .................................................................................................56

2.2.2.4.- Valoración ........................................................................................................................56

2.2.3.- SISTEMA DE FACHADA ENFOSCADOS MONOCAPA ....................................... 57

SISTEMAS PASIVOS DE REHABILITACIÓN DE ENVOLVENTES // ............................... 57

PASSIVE SYSTEMS CLADDING REFURBISHMENT............................................................ 57

2.2.3.1.- Construcción ...................................................................................................................58

2.2.3.2.- Estimación del coste ..................................................................................................58

2.2.3.3.- Ahorros climatización .................................................................................................58

2.2.3.4.- Valoración ........................................................................................................................59

2.2.4.- SISTEMA DE FACHADA ENFOSCADOS DE MORTERO DE CEMENTO ..................................................................................................................................................60



2.2.4.1.- Estimación del coste ...................................................................................................60

2.2.4.1.- Ahorros climatización ...................................................................................................61

2.2.4.2.- Valoración .........................................................................................................................61

2.2.1.- CONCLUSIONES // CONCLUSION .................................................................................62


4444


2.3.- TIPOS DE FACHADA ......................................................................................................................................65

3.- POSIBILIDADES REALES Y POTENCIAL DEL SECTOR: ..................................................................66

3.1.- ESTUDIO DE MERCADO ..............................................................................................................................66

3.2.- ANÁLISIS FINANCIERO .................................................................................................................................. 67

3.3.- ANÁLISIS DAFO .................................................................................................................................................69

3.4.- POTENCIAL EXISTENTE ............................................................................................................................... 70

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RESUMEN EJECUTIVO

1. ESTUDIO DEL OBJETO DEL TRABAJO FIN DE MÁSTER (bocetos: acabar alcance, metodología y conclusiones. Ampliar todo lo que se quiera hasta un máximo de 20 páginas)

a. Situación problemática: consumo energético i. Introducción HECHO ii. Objeto HECHO iii. Alcance POR HACER iv. Metodología POR HACER v. Conclusiones POR HACER

2. ESTADO DEL ARTE

a. Energías renovables i. Solar térmica ii. Solar fotovoltaica

b. Fachadas c. Sistemas de integración de renovables en envolvente

3. POSIBILIDADES REALES Y POTENCIAL DEL SECTOR

4. DIGANÓSTICO

a. Problemas y defectos en las placas fotovoltaicas y paneles solares i. Puntos de mejora

b. Problemas en las envolventes térmicas i. Puentes térmicos

5. DESARROLLO Y DISEÑO a. Diseño constructivo y arquitectónico

i. Módulo de energía renovable ii. Sistema de rehabilitación de fachada

b. Integración en cubierta y fachada

6. APLICACIÓN PRÁCTICA a. Resolución de dos edificios:

i. Edificio con gran superficie abalconada ii. Edificio con gran superficie opaca

7. CONCLUSIONES

8. BIBLIOGRAFÍA

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1.1.1.1.---- ESTUDIO DEL OBJETO DESTUDIO DEL OBJETO DESTUDIO DEL OBJETO DESTUDIO DEL OBJETO DEL TRABAJO FIN DE MÁEL TRABAJO FIN DE MÁEL TRABAJO FIN DE MÁEL TRABAJO FIN DE MÁSTERSTERSTERSTER::::

1.1.- SITUACIÓN PROBLEMÁTICA: CONSUMO ENERGÉTICO

1.1.1.- INTRODUCCIÓN

El ser humano desde sus primeros pasos en la tierra, y a lo largo de la historia, ha sido

un buscador de formas de generación de energía necesaria y facilitadora de una vida más

agradable. Gracias al uso y conocimiento de las formas de energía ha sido capaz de cubrir

necesidades básicas: luz, calor, movimiento, fuerza, y alcanzar mayores cotas de confort

para tener una vida más cómoda y saludable.

En un principio, la poca población mundial y el lento avance tecnológico, hacían posible

un equilibrio entre demanda y producción natural de sustentos energéticos.

Sin embargo desde la llegada de la industrialización a los países occidentales

(comienzo de uso de combustibles fósiles a gran escala), la electricidad, la posterior

revolución que supuso la explotación del petróleo y sus derivados, el aumento de la

población mundial, y las sucesivas revoluciones que vendrán, podemos darnos cuenta

que el equilibrio energético, según el modelo actual, no es posible.

No sólo el aumento de demanda energética de países en vías de desarrollo hace que

la producción de energía sea cada vez mayor, si no la aceleración del consumo individual

de los países desarrollados desemboca en el disparo de la necesidad energética para la

sociedad de consumo.

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Por ello, es totalmente necesario un cambio drástico en el panorama energético

actual. El cambio hacia un modelo de desarrollo sostenible, implica una nueva concepción

sobre la producción, el transporte y el consumo de energía, con la consiguiente utilización

de fuentes renovables.

En este modelo de desarrollo sostenible, las energías de origen renovable, son

consideradas como fuentes de energía inagotables, pero que cuentan con la peculiaridad

de ser energías limpias, definidas por las siguientes características: sus sistemas de

aprovechamiento energético suponen un nulo o escaso impacto ambiental, su utilización

no tiene riesgos potenciales añadidos, indirectamente suponen un enriquecimiento de los

recursos naturales, la cercanía de los centros de producción energética a los lugares de

consumo puede ser viable en muchas de ellas, y son una alternativa a las fuentes de

energía convencionales, pudiendo generarse un proceso de sustitución paulatina de las

mismas.

1.1.2.- OBJETO

El objetivo principal de este proyecto es el estudio de la implantación de energías

renovables en la rehabilitación energética del parque de viviendas construidas en España.

En la última década se han llevado a cabo de forma creciente una serie de obras de

rehabilitación para reducir el consumo energético, mejorando la calidad y el confort de las

viviendas. La energía consumida actualmente de forma aproximada es de más de 300

kWh/m2 año para edificios de construidos antes de 1980 y de 80 kWh/m2 año en los

edificios posteriores a esta fecha. El objetivo del consumo energético por vivienda según

el estándar “passive house” es de 15 kWh /m2 año. Para poder llegar a este objetivo, el

consumo debe quedar significativamente reducido mediante mejoras en el aislamiento

térmico, cambio de carpinterías, renovación y mejora de eficiencia de las instalaciones,…

Además, esta reducción en el consumo debe ir unida a una producción energética de

este parque mediante energías limpias y renovables.

Por esta razón, nos planteamos cómo solucionar este problema dotando a las

viviendas de sistemas integrados e integrales de producción energética renovable de tal

forma que los edificios queden desvinculados totalmente de la cadena de emisiones de

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CO2, y pasen de ser consumidores de energía a productores.

Para ello, se investigarán las posibilidades de utilizar sistemas modulares compuestos

por diferentes métodos de obtención de energías con recursos renovables como solar o

eólica, para mejorar la eficiencia energética del edificio, así como la integración de

elementos de generación energética.

Como fase previa, al desarrollo del proyecto es necesario elaborar un informe sobre el

estado del arte, así como un estudio de mercado para analizar el mercado potencial, las

empresas competidoras, y las posibles tendencias futuras en cuanto a normativa vigente

aplicable.

1.1.3.- BENEFICIOS

1.1.4.- ALCANCE

1.1.5.- METODOLOGÍA

1.1.6.- CONCLUSIONES

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2.2.2.2.---- ESTADO DEL ARTE:ESTADO DEL ARTE:ESTADO DEL ARTE:ESTADO DEL ARTE:

2.1.- ENERGÍAS RENOVABLES

Para realizar el estado del arte de los sistemas bioclimáticos a desarrollar, se va a

proceder a distinguir entre las diferentes tipologías de sistemas de obtención de energías

renovables:

A. Energía solar térmica

B. Energía solar fotovoltaica

C. Energía eólica

2.1.1.- ENERGÍA SOLAR TÉRMICA // SOLAR THERMAL ENERGY

SISTEMAS ACTIVOS DE CAPTACIÓN SOLAR //

ACTIVE SOLAR ENERGY SYSTEMS

El Sol, aporta de forma continua más de 1.500 Kwh / m2 año, cantidad más que

suficiente para cubrir las necesidades humanas, que rondan en los países desarrollados

desde los 50 a los 150 kwh / día. Es por tanto una fuente “inagotable” de energía limpia y

completamente renovable. El uso de ésta, supondría grandes mejoras, como la no

contaminación del medio, en la sociedad actual y futura permitiendo mantener las

necesidades energéticas actuales sin comprometer los recursos y las posibilidades de las

futuras generaciones.

Entendemos por energía solar térmica activa lo que normalmente se conoce como

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tecnologías de energías renovables. Por ello se va incluir cualquier diseño o sistema que

utilice la radiación solar para calentar agua, que posteriormente se utilizará para

calefacción y/o ACS (Energía solar térmica).

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A. Sistemas de colectores de aire

Los colectores de aire están caracterizados por un bajo coste, pero también por una

eficiencia mucho menor que los colectores hidráulicos debido a la baja capacidad térmica

del aire respecto al agua.

Generalmente las ganancias térmicas de estos colectores son usadas de forma

inmediata y sin almacenamiento como precalentamiento del aire de ventilación del edificio.

Sus usos son muy limitados y sus aportes térmicos de escasa importancia. El

funcionamiento de estos sistemas es muy parecida al muro trombe.

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B. Sistemas de colectores hidráulicos

B.1. Sistemas de baja temperatura

Los captadores solares térmicos, también llamados colectores o paneles solares

térmicos, son unos dispositivos que permiten aprovechar la energía de la radiación solar,

transformándola en energía térmica de baja temperatura para usos domésticos o

comerciales (calefacción, agua caliente, y climatización de piscinas, fundamentalmente).

Es el componente principal de un Calentador solar.

Su funcionamiento consiste en el paso de un fluido impulsado mecánicamente a

través de los tubos del captador el cual se calienta debido a la acción de la radiación solar.

Una vez calentado el fluido de trabajo, éste es llevado a un intercambiador de calor donde

cede su energía térmica al agua que posteriormente será empleada como ACS o bien

para calentar directamente el circuito de calefacción del edificio. Las temperaturas que

pueden alcanzarse en el fluido de trabajo dependen del tipo de captador, su orientación y

la cantidad de radiación disponible pudiendo alcanzarse temperaturas de hasta 90ºC,

más que suficientes para las aplicaciones descritas.

La instalación de captadores solares térmicos tanto en fachada como en cubierta

constituye una solución robusta y totalmente contrastada para dar soporte tanto a la

calefacción como a la preparación de agua caliente sanitaria.

Figura 1 Detalle de captador solar térmico plano

Fuente.- Internet

Asimismo, cabe destacar que el actual Código Técnico de la Edificación obliga a la

instalación de estos sistemas para cubrir un determinado porcentaje de la producción de

agua caliente sanitaria dependiendo de la localización geográfica del edificio en cue

Dentro de los sistemas térmicos hidráulicos de baja temperatura podemos distinguir

en función de su estructura tres tipos de colectores:

a. Paneles solares térmicos con protección de vidrioPaneles solares térmicos con protección de vidrioPaneles solares térmicos con protección de vidrioPaneles solares térmicos con protección de vidriodifundidos en la Unión Europea. de 10 cm de espesor. Hay que tener cuidado con el sobrecalentamiento en verano ya que pueden llegar a más de 150 ºC en verano.

---- ---- ---- ---- ---- ----

---- Temperatura de trabajo // 50 ---- Principales usos: ACS y ---- Producción energética: 400 ---- Precio

b. Paneles solares térmicos sin protección de vidrioPaneles solares térmicos sin protección de vidrioPaneles solares térmicos sin protección de vidrioPaneles solares térmicos sin protección de vidrioprecalentamiento de piscinas o precalentamiento de instalaciones de calor. Pueden trabajar sin aislamiento.

---- Temperatura de trabajo // 25 ---- Principales usos: piscinas y precalentamiento---- Producción energética: 300 ---- Precio medio: 200

agua caliente sanitaria dependiendo de la localización geográfica del edificio en cue


en función de su estructura tres tipos de colectores:

Paneles solares térmicos con protección de vidrioPaneles solares térmicos con protección de vidrioPaneles solares térmicos con protección de vidrioPaneles solares térmicos con protección de vidriodifundidos en la Unión Europea. Normalmente son unos prismas de 2 mde 10 cm de espesor. Hay que tener cuidado con el sobrecalentamiento en verano ya que pueden llegar a más de 150 ºC en verano.

Temperatura de trabajo // 50 - 100 ºC Principales usos: ACS y climatización Producción energética: 400 – 600 kWh/m2 año Precio medio: 320 – 480 e / m2

Paneles solares térmicos sin protección de vidrioPaneles solares térmicos sin protección de vidrioPaneles solares térmicos sin protección de vidrioPaneles solares térmicos sin protección de vidrio: son adecuados para precalentamiento de piscinas o precalentamiento de instalaciones de calor. Pueden trabajar sin aislamiento.

Temperatura de trabajo // 25 - 50 ºC Principales usos: piscinas y precalentamiento Producción energética: 300 – 350 kWh/m2 año Precio medio: 200 – 260 e / m2

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agua caliente sanitaria dependiendo de la localización geográfica del edificio en cuestión.


Paneles solares térmicos con protección de vidrioPaneles solares térmicos con protección de vidrioPaneles solares térmicos con protección de vidrioPaneles solares térmicos con protección de vidrio: son los más son unos prismas de 2 m2 y

de 10 cm de espesor. Hay que tener cuidado con el sobrecalentamiento en verano ya que pueden llegar a más de 150 ºC en verano.

: son adecuados para precalentamiento de piscinas o precalentamiento de instalaciones de

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c. Tubos de vacíoTubos de vacíoTubos de vacíoTubos de vacío: especialmente interesantes para trabajar con altas temperaturas. Son utilizables para ACS, frío solar y climatización. Están compuestos por tubos de absorciónindividuales formados por un cilindro de vidrio, una placa de absorción y una tubería que transporta el agua caliente. Todo el interior del tubo está al vacío.

---- ---- ---- ----

---- Temperatura de trabajo // 120 ºC ---- Principales usos: ACS, frío solar, calentamiento y uso industrial. ---- Producción energética: 480 – 650 kWh/m2 año ---- Precio medio: 500 – 1.100 e / m2

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B.1.1 Estudios Reseñables

El desarrollo de estudios sobre el uso y la integración de los paneles solares térmicos a

aumentado en los últimos años, debido al enorme potencial del sector de las energías

renovables unido a un amplio margen de mejora en la eficiencia y en el diseño de las

actuales instalaciones térmicas.

A nivel europeo, la Agencia Internacional de la Energía (I.E.A.) en su departamento

“Solar heating and cooler programme” contiene estudios sobre los diferentes campos de

actuación en la energía solar.

También el United States departement of Energy en su apartado “Energy Efficency &

Renewable Energy” tiene estudios interesantes sobre el desarrollo de la energía solar

tanto en América como en Europa.

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B.1.2. Ejemplos de integración arquitectónica

En esta parte del estado del arte se explican diferentes ejemplos de integración

arquitectónica en las que se considera que es interesante el tratamiento y el esfuerzo por

crear un conjunto homogéneo entre la arquitectura y los paneles de producción

energética.

Se han desarrollado fachadas solares térmicas en las que se integran, en un mismo

nivel, el aprovechamiento de la energía solar y todas las funciones de protección que debe

cumplir una fachada sin necesidad de ventilación en el lado trasero. La solución de

sistema se basa en las estructuras de montantes y travesaños y en estructuras de tipo

modular. En estas estructuras pueden montarse, en combinación casi arbitraria,

superficies acristaladas, paneles opacos o también elementos solares. No se trata de

componentes superpuestos adicionalmente, sino de elementos completamente

integrados en la fachada y en el edificio, tanto técnica como arquitectónicamente,

pudiendo integrarse tanto en fachadas ventiladas como en no ventiladas

I

ntegration of a glazed flat plate collector as part of the

multilayer roofing system, picture and details.

Credits Eternit / Soltop, www.eternit.ch; www.soltop.ch

Este captador solar es un buen ejemplo de integración arquitectónica en cubierta,

utilizándolo no solo como productor de energía si no como cerramiento, aprovechando

sus características de aislante térmico y resolviendo perfectamente el diseño constructivo

del mismo.

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Integration of a solar collector tray façade

http://www.waf-solarfassade.at/en/solar-produkte/

El sistema de fachada creado por WAF, implementa una solución de fachada ventilada

con un acabado de paneles solares integrados en bandejas horizontales.

Fig. 3.A.14: Façade integration of glazed flat plate collectors as façade cladding, detail and picture.

Credits AKS Doma, www.aksdoma.com

La casa ASK Doma, tiene diferentes módulos de integración de energía solar tanto

térmica como fotovoltaica. Son un buen ejemplo de unificación de energías renovables y

arquitectura.

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Fig. 3.A.20-a-b-c: Examples of double roofs conceived to reduce building heat (a: double tin roof in Arizona

architect n.a; b and c: double roof on a private house in Arizona. Architect Judit Chafee, credits Marja Lundgren).

El uso de los paneles solares térmicos como protectores solares es un poco

problemático debido a las conexiones de las tuberías y al espesor. Por ello es más

interesante utilizar paneles fotovoltaicos para este tipo de instalaciones.

http://www.osps.eu/references.php?category_id=3&reference_id=236

La empresa Wikona plantea este prototipo de tubos de vacío como elementos de

producción de ACS y agua caliente para calefacción a la par que sirve de sombreamiento

del corredor paralelo a la fachada.

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Detalle de sistema de acristalamiento captador solar Intelliglass

Otra patente interesante e innovadora resulta la desarrollada por la empresa

INTELLIGLASS donde un sistema de doble acristalamiento con una cámara de agua en su

interior es calentada por la radiación solar y circulada mecánicamente hacia un tanque

donde la energía térmica es almacenada. Al ser el agua transparente a la radiación visible y

opaca a la radiación infrarroja, únicamente la parte visible penetra en el interior del edificio,

ejerciendo una labor aislante adicional.

http://www.glassinchina.com/news/newsDisplay_18614.html

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El concepto del diseño de esta fachada es la incorporación de algas como birreactor y productor de energía, mediante la captura del calentamiento del sol y la creación de biomasa a partir de ellas. Este proyecto liderado por Arup, es el resultado de un prototipo de fachada cambiante y viva que pretende revolucionar la idea de fachada que se ha tenido hasta ahora.

Family house in Nenzing, Austria, architects Achammer & Partner OEG

Vivienda con paneles solares térmicos integrados en fachada. Los paneles forman el cerramiento de la fachada cumpliendo las mismas características que un revestimiento cualquiera. La instalación fue hecha por parte de AKS Doma.

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B.2. Sistemas de media y alta temperatura

Para la obtención de elevadas temperaturas es necesario recurrir a colectores

especiales, ya que con los planos es imposible, estos colectores son los colectores de

concentración, cuya filosofía no es más que aumentar la radiación por unidad de

superficie.

Hay varias formas y sistemas, pero la parte común a todos es que necesitan

orientación.

Este tipo de energías renovables, quedan más alejadas de su integración en edificios

debido a su complejidad constructiva y a la presencia de los concentradores de radiación.

Por ello tan solo vamos a citarlos y no tenerlos en cuenta a la hora del estudio.

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2.1.2.- ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA // PHOTOVOLTAIC ENERGY

SISTEMAS ACTIVOS DE CAPTACIÓN SOLAR //

ACTIVE SOLAR ENERGY SYSTEMS

La energía solar fotovoltaica, está jugando un papel muy importante en el actual

panorama energético cobrando exponencialmente mayor importancia debido a la mejora

de la competitividad en el mercado y sus características renovables y de cuidado del

medio.

La producción energética de electricidad a través de los paneles fotovoltaicos ha sido

utilizada desde hace más de 30 años, pero no ha sido hasta la actualidad cuando se ha

fomentado su integración en los edificios como fuente energética de autoconsumo e

incluso de producción vertida a la red.

Debemos ser conscientes de que la industria de la fotovoltaica se encuentra todavía

en su fase de infancia, y que su desarrollo es claro y enorme. Desde el rendimiento de las

placas, que aumenta día a día, hasta el precio de la fabricación y composición de las

mismas, están en constante cambio y evolución Es por tanto un campo volcado en la

investigación en busca de un mundo fuertemente vinculado a las energías renovables.

El desarrollo de los módulos fotovoltaicos tanto en placas como en superficies

flexibles, hacen de estas un material más del actual campo de las envolventes

arquitectónicas, pudiendo quedar totalmente integradas en los edificios.

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A. Tecnología de células de silicio cristalino

La tecnología de células de silicio cristalino supone hoy en día aproximadamente el

85% el total de módulos fotovoltaicos fabricados. Una de las razones por las que tiene

tanta aceptación el uso de este sistema es por el desarrollo de la microelectrónica, tanto

por el saber acumulado sobre este material, como por los precios razonables de mercado

(aun siendo la tecnología más cara de fabricación por su alto gasto energético de

generación a temperaturas de 1200ºC).

El desarrollo de las técnicas han hecho que este tipo de tecnología alcance

rendimientos satisfactorios en pocos años, teniendo dos subgrupos principales:

Células a base de silicio monocristalino.

Células de silicio multicristalino.

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Las diferencias radican en el método de obtención siendo el del segundo caso más

barato que el primero, obteniendo finalmente similares rendimientos. Sin embargo las de

lámina de silicio monocristalino han sido históricamente más eficientes.

La tecnología de obtención del silicio marca diferencias entre los tipos de

tecnología, y el método más común de obtención es el denominado Silicio Czochralski.

Fusionando silicio en un único gran lingote de este material que según los métodos

seguidos cristaliza en un único cristal o en varios. Siendo más barato y sencillo el caso del

silicio multicristalino.

De este gran lingote se obtienen bloques completos de silicio, de los cuales se sacan

por corte las láminas que serán las células fotovoltaicas. Finalmente tras todo el proceso

de dopado con boro y preparación de la célula de silicio para su correcto funcionamiento,

se procede a la ejecución del módulo.

Los módulos de silicio cristalino se componen generalmente de una matriz de células

fotovoltaicas de 5” o 6” (o 12,5 x 15,5) colocadas en serie entre dos soportes rígidos.

Actualmente en matrices de 72 células de ±0,7 voltios cada una.

En cualquier caso los módulos de células de silicio cristalino tienen como característica

estética principal su distribución unitaria en esa matriz células. Siendo inevitable su gran

rigidez compositiva que hace de esta tecnología poco amigable entre la comunidad

arquitectónica.

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B. Tecnología de células de lámina delgada

Nos encontramos ante la tecnología con mayor posibilidad de integración en

arquitectura.

Los módulos fotovoltaicos basados en tecnologías de lámina delgada se fabrican

mediante el depósito sobre un substrato de láminas delgadas de materiales sensibles a la

radiación solar. El grosor de las láminas se sitúa entre 0,5 y 3,0 µm en función del material

sensible empleado, así como de la estructura del dispositivo. Esta imprimación puede

llevarse a cabo sobre cualquier material que resista los requisitos de aguantar físicamente

temperaturas de aproximadamente 300 grados, que lleva el proceso, y entrar dentro de la

máquina de vacío en la que se lleva a cabo la imprimación. Siendo necesario (como en

toda tecnología fotovoltaica) el aislamiento posterior de los agentes externos por medio de

la encapsulación.

El substrato más comúnmente empleado es el vidrio, si bien también se emplean

actualmente otros materiales, especialmente de tipo flexible como los plásticos o acero

inoxidable, incluso materiales de construcción como cerámicas y piedras, los cuales

permiten reducir costes de fabricación y diversificar las aplicaciones de los sistemas

fotovoltaicos.

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Al igual que ocurría con los sistemas de captadores solares térmicos aplicados a

fachadas, la aplicación a las mismas de paneles fotovoltaicos es también ya una

tecnología madura y contrastada, que permite la generación de energía eléctrica en

forma de corriente continua a partir de la radiación solar incidente. Esta corriente continua

es transformada en corriente alterna inyectable a la red eléctrica o apta para

autoconsumo mediante un dispositivo llamado inversor fotovoltaico.

Respecto al material fotosensible, existen en la actualidad soluciones técnica e

industrialmente viables basadas en:

- Silicio en lámina delgada, como silicio amorfo.

- Telururo de Cadmio

- Compuestos ternarios del Cu, llamado tecnología CIGS

Siendo las dos primeras las tecnologías más extendidas. También se han desarrollado

productos basados en el depósito de elementos orgánicos, si bien estos se hallan todavía

en estado de pre adolescencia, con peores registros en cuanto a vida útil se refiere. El

desarrollo de células de doble y triple unión (multijunction cells) está muy avanzado

también y es aplicable actualmente, permitiendo alcanzar los mayores rendimientos de

esta tecnología.

Los rendimientos comerciales de los módulos son muy variables en torno al 7%. El

rendimiento de los módulos es superior en el primer año de vida, y cuando se estabiliza es

especialmente continuo a lo largo de su vida útil, al contrario que los de silicio cristalino.

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Sin embargo presentan unas propiedades esenciales para su integración en

arquitectura que los hacen más preciados que los de la anterior tecnología.

Mientras en los anteriores veíamos que el sombreamiento de incluso una célula del

circuito podía crear una pérdida de voltaje completo, en este caso el sombreamiento

parcial del modulo incide de manera proporcional al voltaje obtenido.

Siendo buenos captadores de la radiación difusa que le llegan debido a su

composición amorfa del elemento semiconductor generador de la energía eléctrica.

En relación con el calor, los módulos de lámina fina, se ven afectados por la

temperatura pero de manera notablemente inferior a los de silicio cristalino, con una media

de en torno al -0,2%/ºK por una de -0,5%/ºK. Su rendimiento es ligeramente variable de la

temperatura ambiente existente (no siendo el caso de los de silicio cristalino, que

necesitan de una ventilación constante para disipar esta generación de calor). Siendo este

hecho critico para la integración de generación de la energía eléctrica en materiales

constructivos varios.

La gran cantidad de elementos semiconductores existentes para este tipo de

tecnología y su capacidad de ser depositado sobre cualquier base material hace que este

tipo de tecnología tenga una gran capacidad de adaptación, generación de acabados y

propiedades de los mismos. Es una tecnología estética y cualitativamente dinámica, por lo

que se precia especialmente a ser utilizada, sin ningún tipo de rechazo, en arquitectura.

La existencia de tecnologías de células de lámina delgada cuasi transparentes al

espectro visible, ofrece la posibilidad de tener cerramientos transparentes generadores

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de electricidad, o módulos con las mismas propiedades visuales que sus sustratos base

de materiales constructivos.

El método de fabricación y división en células independientes se encuentra

sensiblemente más depurado estéticamente que los módulos de silicio cristalino

convencionales, ofertando un acabado uniforme a distancias comunes y de gran

aplicación compositiva. Los módulos finales pueden ser de muy diferentes tamaños, en

función de la base en que son depositados, incluso pudiendo ser comercializados (como

ya es el caso) en grandes superficies textiles enrollables. Y es que la composición química

y el ínfimo grosor de esta solución permite ser aplicado sobre elementos plásticos,

metálicos, y textiles y sus consiguientes aplicaciones.

C. Tecnología de células de tercera

Se denominan células solares de tercera generación a aquellas que permiten

eficiencias de conversión eléctrica teóricas mucho mayores que las actuales y a un precio

de producción mucho menor. La investigación actual se dirige a la eficiencia de

conversión del 30-60%, manteniendo los materiales y técnicas de fabricación a un bajo

costo.

Se puede sobrepasar el límite

teórico de eficiencia de conversión de

energía solar para un solo material, que

fue calculado en 1961 por Shockley y

Queisser en el 31%19 No utilizan

turbinas ni generador si no la luz natural

del sol. Existen diversos métodos para

lograr esta alta eficiencia incluido el uso

de célula fotovoltaica con multiunión, la

concentración del espectro incidente,

el uso de la generación térmic

ultravioleta para aumentar la tensión, o el uso del espectro infrarrojo para la actividad

nocturna.

Dentro de este campo se encuentran las

tecnologías de multifunción

fotovoltaicas que trabajan con diferentes espectros de onda llegando a eficiencias muy

altas.

NANOCARBON PV CELLS

GRAPHENE

Tecnología de células de tercera generación




60%, manteniendo los materiales y técnicas de fabricación a un bajo

Se puede sobrepasar el límite

teórico de eficiencia de conversión de

energía solar para un solo material, que

fue calculado en 1961 por Shockley y

l 31%19 No utilizan

turbinas ni generador si no la luz natural

del sol. Existen diversos métodos para

lograr esta alta eficiencia incluido el uso

de célula fotovoltaica con multiunión, la

concentración del espectro incidente,

el uso de la generación térmica por luz


Dentro de este campo se encuentran las “Novel PV technologies” como las

multifunción, que se caracterizan por una superposición de


NANOCARBON PV CELLS

30303030




60%, manteniendo los materiales y técnicas de fabricación a un bajo


“Novel PV technologies” como las

, que se caracterizan por una superposición de células


31313131

D. Integración en envolventes

El grupo de materiales que vamos a abordar son aquellos que no solo nos parecen

interesantes por la producción energética renovable si no por su múltiple función y su

integración en la arquitectura actual. Se busca por tanto materiales que resuelvan los

problemas constructivos de la envolvente del edificio aportando además los beneficios de

la producción energética.

Las cubiertas de los edificios son el principal lugar de integración de energías

renovables en los edificios durante los últimos años. El código técnico de la edificación

obliga a la implantación de energías renovables dependiendo del consumo de la vivienda.

Esta iniciativa, fue el primer paso de la incorporación de la energía solar en el sector

residencial, aunque no tuviera mucho éxito ya que se implantó como un mero trámite a

superar sin pensar en los beneficios que una buena integración podía aportar.

1. Cubiertas1. Cubiertas1. Cubiertas1. Cubiertas de tejas:de tejas:de tejas:de tejas:

Las células fotovoltaicas pueden quedar integradas en las cubiertas de los edificios.

Puede sustituir la capa final de la envolvente como revestimiento, un panel sándwich

añadiendo las características de aislamiento térmico al panel, lucernarios si los paneles

son transparentes,…

La empresa francesa Sunstyle Solaire, plantea un sistema de tejas cuadradas planas

que tienen un sistema de solape entre ellas funcionando como revestimiento de la

cubierta sobre la estructura previa del edificio. La producción de estos paneles es de

125Wc/ m2, siendo la dimensión de las placas de 87 x 87 cm y su material de composición

silicio cristalino.

La marca Megaslate plantea unos paneles rectangulares

una subestructura tanto paneles fotovoltaicos como térmicos, creando una cubierta

totalmente lisa y estanca. La producción energética de sus paneles es de 160 Wp/panel

siendo sus dimensiones 130 x 87 cm.




, siendo la dimensión de las placas de 87 x 87 cm y su material de composición

La marca Megaslate plantea unos paneles rectangulares en los cuales integra sobre



siendo sus dimensiones 130 x 87 cm.

32323232




, siendo la dimensión de las placas de 87 x 87 cm y su material de composición

en los cuales integra sobre



33333333

Este sistema ha sido muy criticado por sus debilidades estéticas ya que no integra de

una forma interesante las energías renovables. No sustituye los antiguos elementos

constructivos por unos nuevos si no que adosa una capa fotovoltaica a los materiales

existentes.

Muchos sistemas de cubierta han desarrollado sus propios productos fotovoltaicos

con integración de las láminas solares. Este tipo de sistemas ha sido llamado la primera

generación debido a su escaso desarrollo.

2222. Cubiertas. Cubiertas. Cubiertas. Cubiertas planasplanasplanasplanas::::

En el caso de las cubiertas planas se pueden distinguir entre los paneles fotovoltaicos

que se añaden con una subestructura y una inclinación diferente o las que se integran en

el mismo plano de cubierta.

Hoy en día la mayoría de los paneles quedan instalados sobre una subestructura

metálica como adición a la cubierta.

34343434

La empresa Prosolar, tiene varios sistemas de integración de placas sobre

subestructuras metálicas en cubiertas.

También existe la posibilidad de usar los módulos cristalinos con sustratos de plástico

para permitir su integración en la cubierta con un adhesivo. La tecnología de lámina fina

ofrece diferentes láminas flexibles que pueden ser fácilmente montables.

Otra moda reciente es la de usar membranas resistentes al agua como soporte

flexible de láminas de silicio amorfo, debido a su simpleza y economía en su integración.

3333. Cubiertas. Cubiertas. Cubiertas. Cubiertas semitransparentessemitransparentessemitransparentessemitransparentes::::

Este método integra mejor las placas fotovoltaicas ya que puede cumplir

perfectamente todas las funciones de una cubierta. Su objetivo es crear un cerramiento

semitransparente que permita controlar el paso de luz al interior del edificio además de

producir energía eléctrica. Es fácilmente aplicable en lucernarios,…

35353535

Los módulos transparentes pueden ser también utilizados para atrios, parasoles

exteriores,… en ambos casos los cristales deben tener características de resistencia

mecánica y comportamiento térmico.

En las imágenes se muestra el edificio de Emanuele Noferimi en el que la integración

fotovoltaica cobra gran importancia a través del cerramiento translúcido de los

corredores. Es un buen ejemplo de energía fotovoltaica integrada perfectamente en los

usos de un edificio como cerramiento y protector solar.

4. Fachadas: 4. Fachadas: 4. Fachadas: 4. Fachadas:

Los componentes fotovoltaicos pueden sustituir la cara externa de la fachada o

sustituir el sistema completo de fachada, quedando así mucho más integrado en el

edificio.

Dentro de este grupo de elementos constructivos, podemos ver dos líneas muy

diferentes: fachadas opacas o translúcidas.

36363636

La empresa Green Pix Media Wall, propone esta fachada semitransparente como

productora energética y envolvente final. El carácter de la misma es muy interesante

desde un punto de vista arquitectónico utilizando paneles modulares fotovoltaicos que

componen las partes opacas y los huecos del edificio.

Cuando trabajamos con un panel fotovoltaico semitransparente en fachadas,

tenemos que considerar el impacto directo que tiene el sol en el interior, tanto lumínica

como climáticamente. Los paneles fotovoltaicos solo protegen parcialmente de la luz

solar.

Además, hay paneles fotovoltaicos que ofrecen un buen aislamiento térmico, lo que

permite su instalación en fachada como sistema de cerramiento, aunque hay que tener

en cuenta el comportamiento de la misma en las épocas más calurosas ya que el panel es

un captador de calor y eso puede perjudicar en las condiciones de confort interiores. Una

solución puede ser la fachada con doble piel.

37373737

5. E5. E5. E5. Elementos externoslementos externoslementos externoslementos externos: : : :

Además de la integración como elemento constructivo de fachada, los paneles

fotovoltaicos también pueden quedar integrados en elementos externos de fachada

como protectores solares,…

Estos elementos pueden ir integrados tanto en lamas de protección solar,

como en toldos u otros elementos que permitan el control lumínico. Pueden ser

opacos o semitransparentes dependiendo de las características del espacio interior.

Los balcones o parapetos pueden ser otro lugar de integración fotovoltaica,

casi siempre mediante elementos semitransparentes.

38383838

6. 6. 6. 6. Nuevos elementosNuevos elementosNuevos elementosNuevos elementos: : : :

En el campo de las innovaciones, hay muchos desarrollos de paneles fotovoltaicos

de lámina delgada con polímeros añadidos. Esto nos lleva a un material muy ligero

capaz de tener prácticamente cualquier función imaginada.

No tienen un gran aprovechamiento energético de la luz directa debido a su forma

pero es un gran captador de la luz difusa. Esta característica unida a la amplia gama de

servicios que puede tener dentro de la vida cotidiana hace de estos materiales un gran

campo de investigación.

39393939

E. Ejemplos de integración arquitectónica

La simbiosis entre los elementos del campo fotovoltaico y los del edificio hace que los

paneles solares pasen a formar parte de los elementos estructurales del edificio. En la

primera generación de edificios fotovoltaicos los paneles simplemente se sobreponían

encima del edificio sin ninguna interacción con él. Existen centenares de ejemplos de este

tipo de fachadas fotovoltaicas, como puede ser la del edificio de Acciona Solar en

Sarriguren (Navarra).

En este caso, los paneles fotovoltaicos quedan ejercen de protección solar de la

fachada sur del edificio a través de una doble piel. La integración arquitectónica es

bastante buena, pero no une arquitectura y producción renovable si no que lo adosa de

forma acertada. De este tipo de edificios también tenemos el BP solar Showcase en

Birmingham.

40404040

En la segunda generación de integración los módulos estándar disponibles en el

mercado eran utilizados como cerramiento en el edificio. De este modo podemos

encontrar ya soluciones comerciales, como la ofrecida por el fabricante shell, que

permiten construir fachadas ventiladas fotovoltaicas a partir de módulos ensamblables

que además de generar energía eléctrica, aportan aislamiento térmico, acústico y actúan

como barrera contra la humedad.

Este edificio está situado en Camarillo, Estados Unidos, y contiene 1000 m2 de placas

fotovoltaicas que producen más de 60.000 kWh / 84 kWp. Destaca por su uniformidad en

la envolvente y por su ligereza

41414141

En la tercera generación se fabrica cristal fotovoltaico a la medida requerida por el

cliente en cada obra, es el cristal que se adapta al cerramiento y no lo contrario, de forma

que el cristal fotovoltaico se confunde con el cristal del edificio. Empresas como Onyx

Solar, Glass Solar, Soliker, Schott Solar o Intelliglass fabrican este tipo de vidrios que

pueden encontrarse instalados en edificios tales como el SurPLUShome, en Darmstadt,

Germany,

En este caso la empresa Wurth Solar ha creado una fachada de diferentes

módulos fotovoltaicos de diferentes colores hechos exclusivamente para el edificio

requerido. Es un paso más en la integración de las energías renovables ya que se adapta

a los requerimientos del arquitecto.

Los módulos son de 200 x 200 mm y de 2600 x 2400 mm. Está compuesto por

250 módulos de silicio monocristalino que producen 7,8 KWp para un edificio de 60 m2.

42424242

La empresa Soltecture, plantea una fachada trasventilada fotovoltaica con aislamiento

térmico adherido a la estructura portante. Tras los paneles fotovoltaicos hay una cámara

de ventilación para controlar la temperatura de los paneles fotovoltaicos. Son paneles

estándar de 1250 x 650 mm, 20 kg de peso y 85mm de espesor.

La empresa Sphelar Kyosemi ha creado esta patente que se compone de células de 1

a 2 mm que captan energía por ambos lados. Estos paneles pueden tener una

trasparencia del 20 al 80 % y puede ser maleable. Por ello es muy fácilmente integrable en

diferentes usos arquitectónicos.

43434343

44444444

2.1.3.- ENERGÍA SOLAR EN SISTEMAS HÍBRIDOS // HYBRID SOLAR

ENERGY

Existen prototipos que aúnan varios de los grupos anteriores. En esta línea

encontramos una multitud de trabajos en los que el calor acumulado en las fachadas

ventiladas fotovoltaicas es utilizado para conseguir el efecto adicional de chimenea solar

con el interior del edificio. Esto se consigue extrayendo aire (ya sea mediante convección

natural o mecánicamente) de la parte baja de la vivienda. Este aire se calienta al entrar en

contacto con la fachada fotovoltaica de manera que asciende y es recirculado al interior

de la vivienda en invierno o al exterior en verano logrando una disminución en las

necesidades de calefacción y refrigeración de la vivienda así como la refrigeración del

sistema fotovoltaico, lo que incrementa su eficiencia.

Figura 2 Detalle de distintas configuraciones de sistema híbrido de captación solar.

Fuente.- J.K. Tonui, Y. Tripanagnostopoulos

45454545

La patente más representativa en la línea de estos paneles, anteriormente descritos es

la mostrada a continuación:

“Photovoltaic module with improved heat transfer and recovery potential”

Donde se desarrolla un panel fotovoltaico para integrar en fachada, con unas cámaras

de aire posteriores, que permiten por un lado refrigerar los módulos para un mejor

rendimiento, y por otro, aprovechar el aire caliente para reutilizarlo en precalentamiento del

edificio.

Recientemente ha salido al mercado un panel híbrido desarrollado por una marca

española, ECOMESS, compuesto básicamente por un colector solar, al que se le ha

sustituido la parte superior del absorbedor por unas células fotovoltaicas, produciendo así

electricidad y en este caso agua caliente simultáneamente, en vez de aire caliente. Ver

imagen siguiente.

Captador híbrido de ECOMESS. Fuente: Internet

46464646

Aunque no es el mismo concepto del que se ha estado analizando, un ejemplo

diferente a destacar, combinando paneles térmicos y fotovoltaicos, es el de la fachada de

la sede del Departamento de Energía de Washington DC en la que se ha conseguido

construir un sistema de fachada ventilada que incorpora 200 KW de sistemas

fotovoltaicos con una gran superficie de captadores solares térmicos de tubos de vacío

para la producción de agua caliente. Asimismo, al pie de dicha fachada se encuentra una

piscina de agua que refresca el aire que entra a la parte baja del sistema y refrigera la

fachada, de modo que el conjunto de la instalación reduce notablemente el efecto de la

radiación solar del edificio al tiempo que produce energía, provocando importantes

ahorros energéticos.

Fachada híbrida del Departamento de Energía de Washington D.C. Internet.

Es muy interesante el proyecto recién finalizado desarrollado en el ámbito del FP7

(Séptimo Programa Marco) con el título “Cost-effective”´ Transforming facades into energy

gaining components, here is the mission of the project Cost-Effective http://www.cost-

effective-renewables.eu/ , en él se han desarrollado 5 tipologías de fachadas en las que se

combinan distintas soluciones activas y pasivas de producción de energía:

47474747

Fachada solar compuesta por colector térmico de aire caliente de vacio.

Cost-effective project.

Solución 3 – Modulo semitransparente de fachada con módulos fotovoltaicos

integrados. Cost-effective project.

Solución 4 – Sistema de ventilación con recuperación de calor integrado en fachada.

Cost-effective project.

48484848

Solución 5 – Módulo de fachada compuesto por colector solar sin vidrio asociado a

una bomba de calor. Cost-effective

49494949

2.2.- SISTEMAS DE REHABILITACIÓN ENERGÉTICA DE LA

ENVOLVENTE

La rehabilitación de las fachadas, es una necesidad periódico de la gran mayoría de

edificios. Hasta hace poco tiempo se optaba entre dos posibles soluciones, la primera

consistía en reparar los enfoscados mediante morteros de cemento y pintar la fachada

cada cierto número de años. La segunda opción consistía en aplicar enfoscados mono

capa solución técnicamente más avanzada.

Estas soluciones en la actualidad están siendo descartadas por anti económicas por la

aparición de sistemas dotados de aislamiento térmico. La tendencia actual en la

rehabilitación de fachadas no se basa únicamente en criterios estéticos, los dos puntos

más importantes a tener en cuenta a la hora de elegir el sistema de reparación son:

1. Alargar el periodo de vida útil de los acabados de fachada. La pintura sobre

enfoscado, solución habitual hasta hace pocos años, tiene una vida útil aproximada de

8-10 años, cuando colocamos un sistema de fachada ventilada cerámica el periodo

útil, sin necesidad de actuación sobre la fachada, es superior a 50 años y cuando

hablamos de un sistema “SATE” podemos considerar el plazo de durabilidad superior a

40 años siendo en ambos los gastos de mantenimiento muy inferiores a los sistemas

tradicionales.

2. Mejorar las características del aislamiento térmico por el exterior para disminuir

los consumos energéticos de climatización.

50505050

2.2.1.- SISTEMA DE FACHADA VENTILADA // VENTILATED FAÇADE

SISTEMAS PASIVOS DE REHABILITACIÓN DE ENVOLVENTES //

PASSIVE SYSTEMS CLADDING REFURBISHMENT

La fachada ventilada o trasventilada es un sistema constructivo de cerramiento

exterior constituido por una hoja interior, una capa aislante, y una hoja exterior no estanca.

Este tipo de fachada permite cualquier tipo de acabados duraderos y de gran calidad, y

ofrece excelentes prestaciones térmicas y acústicas.

2.2.1.1.- Construcción

1. Sobre la fachada existente del edificio (hoja interior) se ancla una subestructura

metálica realizada en aluminio o acero inoxidable destinada a soportar la hoja exterior

de acabado.

2. Entre los elementos que componen la subestructura se dispone de una capa de

aislamiento sujeta mediante espigas plásticas o mortero adhesivo sobre la fachada

existente.

3. Una vez colocada la capa aislante, se montan las piezas de acabado. La

subestructura permite una cámara de aire de unos pocos centímetros entre el

aislamiento y las placas exteriores. Las juntas entre estas placas son abiertas,

permitiendo el flujo de aire.

51515151

4. Las placas exteriores pueden ser de diversos materiales: materiales cerámicos,

piedra, madera, paneles sándwich, etc.

5. La piel exterior o de acabado dispone de ranuras tanto en la parte inferior como en la

superior, para permitir la renovación de aire.

52525252

2.2.1.2.- Funcionamiento

La existencia de juntas entre las piezas de fachada evita los problemas típicos de la

dilatación, por lo que son fachadas que presentan un buen aspecto durante mucho

tiempo. La hoja exterior también amortigua los cambios de temperatura tanto en el

aislante térmico como en el impermeabilizante, prolongando su vida útil. Por último, la

existencia de la hoja exterior ayuda a reducir las pérdidas térmicas del edificio: en los

meses de verano la piel exterior se calienta creando un efecto convectivo que hace

circular el aire en el interior de la cámara. Este “efecto chimenea” desaloja el aire caliente y

53535353

lo renueva con aire más frío. En los meses de invierno este efecto es inferior siendo el

aislamiento térmico interior el que mejora el rendimiento energético.

2.2.1.3.- Estimación del coste

El coste de este sistema viene determinado por los acabados a utilizar. Para una

solución estándar de piezas cerámicas de color ladrillo y 8cm de aislamiento térmico en

lana de roca la rehabilitación de una fachada mediante este sistema tiene un coste

aproximado (incluyendo el coste de alquiler, montaje y desmontaje de andamios) a partir

de 118 e/m².

2.2.1.4.- Ahorros climatización

Ahorros en factura energética estimados en invierno: 75%75%75%75%.

Ahorros en factura energética estimados en verano: 70707070%%%%

2.2.1.5.- Valoración

La fachada ventilada es una de las opciones técnicamente más completas para la

rehabilitación de fachadas. Es muy duradera, la que mejor soluciona el aislamiento térmico

en verano y la que aporta estéticamente más valor a la edificación rehabilitada.

A pesar que el coste inicial de la inversión es algo elevado, el análisis de la inversión a

medio plazo confirma su absoluta competitividad respecto a los sistemas de enfoscados

tradicionales o monocapa (sistemas 3 y 4).

Coste estimado sin incluir subvenciones.

54545454

2.2.2.- SISTEMA DE FACHADA SATE // EXTERNAL THERMAL

INSULATION COMPOSITE SYSTEMS “ETICS”



El sistema “sate” (sistema de aislamiento térmico por el exterior) o en inglés “etics”

(external thermal insulation composite systems) consiste en la colocación en la cara

externa de las fachadas de planchas de aislamiento térmico adherido al muro. La fijación

habitual suele realizarse mediante adhesivos y fijación mecánica. Los paneles más

habituales están realizados mediante poliestireno expandido siendo cada vez más

habituales las planchas de lana mineral. El aislante se protege con un revestimiento

constituido por una o varias capas protección, una de las cuales lleva una malla como

refuerzo. El revestimiento exterior se aplica directamente sobre el panel aislante.


1. Tomando como base la fachada existente del edificio, se sujetan las planchas de

aislante del espesor necesario. La sujeción se realiza mediante potentes adhesivos y

tacos plásticos de gran resistencia mecánica y nulo deterioro por corrosión.

2. Sobre las placas de aislamiento se aplica un mortero de refuerzo y alisado de la

superficie, denominado capa base. Esta capa la podemos extender con llana o con

máquina de proyectar en un espesor aproximado de unos 2 mm y se aplica

55555555

directamente sobre el aislamiento, siendo la capa que proporcionará la mayor parte

de las prestaciones mecánicas.

3. Sobre la capa base se aplica un revestimiento decorativo coloreado impermeable al

agua de lluvia y transpirable que puede presentarse con distintas terminaciones:

rayado, gota, fratasado, liso.

4. El material de acabado recomendado es sin discusión el mortero acrílico. Este

material gracias al desarrollo nanotecnológico, posee altísima capacidad de

impermeabilización, pero a su vez permite una alta transpirablilidad del vapor de agua.

Por este motivo se ensucian muy poco y son muy resistentes a las acciones

meteorológicas, manteniendo su impermeabilidad y su inalterabilidad de los colores a

lo largo del tiempo.

56565656


El coste de este sistema como la solución anterior viene determinado por las

terminaciones a emplear. Para una solución estándar mediante 8cm de aislamiento

térmico en poliestireno expandido y un acabado acrílico, la rehabilitación de una fachada

tendría un coste aproximado (incluyendo el coste de alquiler, montaje y desmontaje de

andamios) a partir de 56 e/m².


Ahorros en factura energética estimados en invierno: 70%70%70%70%....

Ahorros en factura energética estimados en verano: 63%63%63%63%


Este sistema tiene una excelente relación calidad / precio. El sistema sate-etics ofrece

unas reducciones muy importantes en los consumos y una gama de colores y texturas

muy extensa.

Coste estimado sin incluir subvenciones.

57575757

2.2.3.- SISTEMA DE FACHADA ENFOSCADOS MONOCAPA



Este sistema consiste en la aplicación de un mortero predosificado industrialmente,

compuesto por cemento, aditivos, áridos, y fibras, al que únicamente se le añade agua en

obra y una vez amasado, se extiende o proyecta sobre las paredes de cerramiento en

una sola capa de unos 15 mm de espesor, con distintas posibilidades de texturas y colores

que constituye el acabado de fachada. El producto terminado posee interesantes

propiedades impermeables y transpirables que contribuyen al buen comportamiento

higrotérmico de las fachadas, aunque no supone ninguna mejora en su aislamiento

térmico acústico.

El aspecto final del monocapa se puede escoger entre una serie de posibilidades en

función de los pigmentos y el tratamiento final de la superficie una vez aplicado sobre el

soporte.

58585858



El coste de este sistema viene determinado por las terminaciones a emplear, así como

de la complejidad de la geometría de la edificación. Para una solución estándar la

rehabilitación de una fachada tendría un coste aproximado (incluyendo el coste

de alquiler, montaje y desmontaje de andamios) a partir de 34 e/m².




59595959


Dentro de los sistemas de rehabilitación de fachadas, sin mejoras de aislamiento exterior,

ofrece las características técnicas más interesantes así como una amplia gama de

colores y texturas.

60606060

2.2.4.- SISTEMA DE FACHADA ENFOSCADOS DE MORTERO DE

CEMENTO



Dentro de los revestimientos de mortero, el enfoscado de cemento es el más duro y

resistente. Estas propiedades lo convierten en el revestimiento más usado siendo el

acabado habitual en fachadas de viviendas de bajo presupuesto y en la práctica totalidad

de las medianeras. Los aspectos negativos son numerosos, es excesivamente rígido (se

agrieta con facilidad), presenta un aspecto final muy pobre, por lo que la práctica habitual

es utilizarlo como soporte para un nuevo revestimiento de acabado, que puede consistir

en una simple pintura, o en una nueva capa de un material más fino.


El coste de este sistema es el que requiere la menor inversión iniciiiial de todos los

sistemas expuestos, sin embargo antes de su empleo, debe tenerse en cuenta que

requiere un mayor mantenimiento debido a que necesita una mayor frecuencia del

pintado y limpiado. Una estimación del sistema terminado con una pintura para exteriores

tendría un coste aproximado (incluyendo el alquiler, montaje y desmontaje de andamios) a

partir de 26 e/m².

61616161





A pesar de su menor coste inicial, este sistema a medio plazo supone mayores

desembolsos económicos que los dos primeros al no aportar ningún tipo de ahorro (por

no disponer de aislamiento térmico) y su mantenimiento es el de mayor frecuencia de los

cuatro.

No es un sistema recomendable por sus características mecánicas, su exceso de

rigidez provoca numerosas fisuras y grietas cuando la estructura es de madera, metálica

o cuando las estructura es de hormigón armado calculado estrictamente (cálculos

anteriores a 1939).

Con respecto a sus características higrotérmicas tampoco es un sistema

recomendable, el mortero de cemento es impermeable al vapor de agua, lo que unido a la

falta de aislamiento exterior, suele provocar condensaciones interiores con sus

importantes consecuencias para la salud de los ocupantes de las viviendas.

62626262

2.2.5.- CONCLUSIONES // CONCLUSION



La envolvente es la principal protectora del edificio frente a los condicionantes

climáticos y a las posibles agresiones externas. Una buena envolvente significa eliminar el

riesgo de condensaciones, humedades,… que puedan afectar a la estructura. Los

sistemas de rehabilitación de fachada suponen un incremento de la vida útil del edificio

aportando una durabilidad de fachada de más de 50 años en los dos primeros casos.

El aislamiento térmico exterior supone una reducción del gasto en climatización del

edificio de entorno al 70%, con lo que la rehabilitación de la fachada tiene un retorno

económico directo, y aporta una mejora de las condiciones interiores de confort. Esto

unido al precio creciente de la energía hace que sea interesante rehabilitar las fachadas de

los edificios que tienen deficiencias térmicas.

La reducción del consumo energético supone también una reducción en las

emisiones de CO2 provocadas por la combustión de combustibles fósiles contribuyendo

a mejorar la calidad del planeta y encaminarnos así hacia un decrecimiento del consumo

energético y una producción limpia y renovable de energía

Motivos:

1. Excelente inversión:

Los ahorros en la factura energética son muy elevados (debido a la imparable

subida del coste de la energía) unido a los apoyos administrativos a la rehabilitación

energética por medio de subvenciones y ayudas. Los periodos de retorno de la

inversión son relativamente cortos.

63636363

2. Rentabiliza la colocación de andamios:

Cuando la inspección técnica de edificios impone la rehabilitación de la fachada

por la existencia del riesgo de desprendimientos, la colocación de los andamios es

prácticamente una obligación. Dado el gasto que supone la colocación del andamio

es elevado, en muchos casos el 30% del presupuesto de las obras para una solución

sin aislamiento, lo coherente es aprovechar la circunstancia para mejorar las

características energéticas del edificio.

3. Mejora la venta del inmueble:

La mejora del aislamiento de una fachada mejora la calificación en la escala de

certificación. La certificación energética de edificios existentes será obligatoria a partir

del 1 de Junio de 2013, por lo que hay que certificar las características energéticas del

los inmuebles a la hora de la venta. Esto sucede en otros países de la unión europea, y

supone que el valor de una vivienda, oficina,… será sensiblemente más elevado si la

calificación energética es A que si es una D ya que implica unos consumos

energéticos muy inferiores.

4. Aumenta la salubridad del inmueble:

El aislamiento térmico exterior suprime los puentes térmicos que se producen en

las fachadas, esto evita condensaciones superficiales y la formación de mohos en las

paredes frías. La humedad favorece la presencia de mohos, hongos, ácaros y otros

patógenos, el hecho de respirar entre 10 y 20000 litros de aire con olor a humedad en

las paredes al día genera importantes problemas de salud.

5. Aumenta el confort de las viviendas:

Cuando la envolvente de un edificio es energéticamente eficiente, con un mínimo

consumo, se consigue la climatización de las estancias a temperaturas más elevadas

en invierno y menores en verano. También aumenta el confort acústico.

6. Protege los elementos estructurales:

Las vigas, pilares, forjados,... ven favorecida su durabilidad. La colocación de un

aislamiento por la cara exterior del cerramiento supone una barrera protectora a los

elementos estructurales del inmueble, sea cual sea su constitución, fabrica de ladrillo,

madera, hormigón, acero… Son fachadas totalmente impermeables al agua de lluvia y

además aportan una considerable reducción de la exposición a los ciclos calor y frío

diarios y estacionales lo que se traduce en un considerable aumento de la durabilidad.

7. Mejoras estéticas:

En el mercado de la construcción existe un elevado número de soluciones que

permiten la mejora estética de cualquier inmueble. Las posibilidades son

64646464

innumerables,… el aspecto de un edificio rehabilitado muchas veces mejora al de un

edificio de nueva construcción.

8. Mejoras ambientales:

Tal como se relaciona, una fachada rehabilitada mediante una solución de

aislamiento térmico en su cara externa (sistema de fachada ventilada o sistema sate –

etics) es significativamente más efectiva que otra rehabilitada mediante una solución

tradicional (enfoscados de cemento o enfoscados monocapa) en cualquiera de los

aspectos estudiados.

65656565

2.3.- TIPOS DE FACHADA

66666666

3.3.3.3.---- POSIBILIDADES REALESPOSIBILIDADES REALESPOSIBILIDADES REALESPOSIBILIDADES REALES Y POTENCIAL DEL SECTY POTENCIAL DEL SECTY POTENCIAL DEL SECTY POTENCIAL DEL SECTOROROROR::::

3.1.- ESTUDIO DE MERCADO

España cuenta con un parque residencial existente de aproximadamente 25 millones

de viviendas que consumen el 17 % de la energía total del país y son responsables de la

cuarta parte de las emisiones de CO2 a nivel nacional, llegando a un tercio si se incluyen

las emisiones producidas al construir.

El 53% de estas viviendas está construida antes de la elaboración de cualquier norma

de eficiencia energética, 1979, con lo que son muy deficientes. Actualmente existe una

clara oportunidad de ahorro energético en viviendas, dentro del contexto europeo de

reducción del 20 % del consumo de la energía primaria para 2020, y entre el 80 y el 95%

de emisión de gases de efecto invernadero.

Dentro de este mercado de rehabilitación podemos distinguir dependiendo de la

profundidad de la obra llevada a cabo diferentes clases:

1. Mejora de los niveles de aislamientos conforme al actual código técnico CTE:

supondría un ahorro del 57%ahorro del 57%ahorro del 57%ahorro del 57% de la energía consumida.

2. Mejora de los niveles de aislamientos conforme el estándar passive house:

supondría un ahorro del 72%ahorro del 72%ahorro del 72%ahorro del 72% de la energía consumida.

3. Incorporación de energía solar térmica y fotovoltaica para el autoconsumo:

supondría un ahorro ahorro ahorro ahorro del 12%del 12%del 12%del 12% de la energía consumida ya que sería aportada por energías

renovables.

4. Renovación y mejora de las instalaciones térmicas de los edificios: supondría un

ahorro del 23%ahorro del 23%ahorro del 23%ahorro del 23% de la energía consumida.

5. El conjunto de las tres últimas ideas: supondría un ahorro total del 85% ahorro total del 85% ahorro total del 85% ahorro total del 85% de la

energía consumida y una reducción del 82% de las emisiones.

La rehabilitación energética profunda reduce tanto el consumo como el suministro en

más de un 75% en comparación con los niveles anteriores de renovación.

67676767

Reducir un 30% el consumo energético de los hogares españoles permitiría ahorrar

más de 2.300 millones de euros en costes energéticos y un ahorro de 8,7 millones de

toneladas de CO2 al año.

3.2.- ANÁLISIS FINANCIERO

En este aspecto hace falta una clara creación de mecanismos de financiación y

programas de incentivos para estimular la entrada de capital privado y de fondos públicos

al sector. Para financiar el ahorro energético es fundamental el uso estratégico de las

subvenciones que pongan en marcha el nivel adecuado de actividad, así como el

suministro de recursos financieros de bajo coste y a largo plazo.

Hay varios factores que tienen un fuerte impacto en el sector de la reforma;

1. El coste de financiación a largo plazo del ahorro energéticoEl coste de financiación a largo plazo del ahorro energéticoEl coste de financiación a largo plazo del ahorro energéticoEl coste de financiación a largo plazo del ahorro energético: permitiendo a los

propietarios tener plazos más largos y más asequibles.

2. Los precios de la energíaLos precios de la energíaLos precios de la energíaLos precios de la energía: la evolución futura de los precios de la energía en

España, especialmente de aquellas, como el gas, que tienen el impacto más significativo

en el coste de la calefacción doméstica, es un determinante fundamental de la

amortización de la inversión en medidas de reforma profunda.

3. El valor del CO2: El valor del CO2: El valor del CO2: El valor del CO2: la capacidad del propietario, o inversor, de percibir el valor del

ahorro de emisiones de CO2 desde el punto de vista financiero, en consonancia con las

acciones de reforma profunda, puede tener un impacto material en las tasas de reforma,

especialmente a medida que los precios suben en el horizonte de 2020-2050.

4. La curva de aprendizaje para la reformaLa curva de aprendizaje para la reformaLa curva de aprendizaje para la reformaLa curva de aprendizaje para la reforma: es probable que a medida que

avance el sector, las empresas que están prestando servicio a este nuevo mercado

encuentren economías de escala, procesos de mayor eficiencia y ahorros en los costes

de mano de obra como resultado de la reforma de cientos de miles de hogares españoles

al año.

De forma orientativa se dan unos datos de inversión total entre 2012 y 2020,

producción de empleo anual dependiendo del número de viviendas rehabilitadas:

117.500 viviendas: 14.765 mill. euros 39.866 puestos de trabajo



68686868

La tasa de rehabilitación energética ha de superar las 312.500 viviendas/año312.500 viviendas/año312.500 viviendas/año312.500 viviendas/año para

que España pueda cumplir su propósito con la Unión Europea en 2050.

Son muchas las características atractivas de la rehabilitación.

1. La subvención pública directa solo sería necesaria hasta 2021 según este informe, el

cual podría ser recuperado en un plazo de 20 años.

2. El nuevo sector de las reformas creará entre 140 y 150 mil empleos directos durante

décadas.

3. La subvención de inversión pública por trabajo creado puede ser únicamente de

6.000 euros anuales.

4. El perfil de los préstamos de eficiencia energética subvencionados de bajo coste y a

largo plazo es muy atractivo

La senda hacia una economía sostenible pasa por la reducción del consumo La senda hacia una economía sostenible pasa por la reducción del consumo La senda hacia una economía sostenible pasa por la reducción del consumo La senda hacia una economía sostenible pasa por la reducción del consumo

energético energético energético energético de las viviendas.de las viviendas.de las viviendas.de las viviendas.

69696969

3.3.- ANÁLISIS DAFO

AMENAZASAMENAZASAMENAZASAMENAZAS OPORTUNIDADESOPORTUNIDADESOPORTUNIDADESOPORTUNIDADES

Mercado inmobiliario estancado Tendencia hacia la eficiencia energetica

Región climática templada ´ (amortización más lenta)

Normativa favorable

Crisis económica internacional Incremento en el coste de la energía

Decisiones comunitarias (las decisiones se toman a través de un comité que representa a los porpietarios)

Alta tasa de ocupación por el propietario. Es el dueño el que realiza la inversión.

DEBILIDADESDEBILIDADESDEBILIDADESDEBILIDADES

FORTALEZASFORTALEZASFORTALEZASFORTALEZAS

Sector tradicionalmente poco innovador Sector potente y en constante

crecimiento.

Necesaria colaboración con otros sectores. (El producto necesita componentes con energías renovables especialmente diseñados para su incorporación en

fachada)

Fácil posibilidad de adaptación al nuevo producto

Incertidumbres relativas a la viabilidad técnica y económica del producto

Tiempo de puesta en producción esperablemente bajo

70707070

3.4.- POTENCIAL EXISTENTE

La condición del mercado laboral, además del deterioro de las perspectivas para su

mejora unido al hecho del cambio de tendencia en el modelo demográfico (en descenso

frente al crecimiento producido entre 2001 y 2009), explican la tendencia al

estancamiento de la demanda. La tendencia del comprador extranjero-inversor, que en

menor medida también constituía un nicho de demanda, es bajista debido al factor riesgo

del país.

La falta de crédito todavía persiste. Las estadísticas de los préstamos hipotecarios

apuntan a un escenario recesivo, habiendo descendido el número de transacciones de

venta en los primeros 8 meses de 2012 en -35% en número y -40% en valor.

No hay cambio en el volumen de oferta. La tasa de crecimiento en las ventas apenas

ha aumentado dado que existe un stock de viviendas a la espera de ser vendidas o

alquiladas, y que se estimó hace dos años en 800.000 unidades. Además, de acuerdo

con las estadísticas sobre vivienda terminada en los últimos dos años, se han sumado

300.000 viviendas más que se han incorporado al mercado inmobiliario

No obstante, el borrador del nuevo Plan de Vivienda Pública, en el que las principales

líneas de actuación se basan en el fortalecimiento de la vivienda de alquiler privado frente a

la propiedad, el reconocimiento de los inventarios de viviendas desocupadas y su

incorporación al mercado y el impulso a la rehabilitación , podrían contribuir parcialmente a

la recuperación del sector.

Otro gran mercado a analizar es el de la rehabilitación energética. Hasta ahora el Otro gran mercado a analizar es el de la rehabilitación energética. Hasta ahora el Otro gran mercado a analizar es el de la rehabilitación energética. Hasta ahora el Otro gran mercado a analizar es el de la rehabilitación energética. Hasta ahora el

mercado de la rehabilitación había sido casi rmercado de la rehabilitación había sido casi rmercado de la rehabilitación había sido casi rmercado de la rehabilitación había sido casi residual, poco mas de 450.000 viviendas esidual, poco mas de 450.000 viviendas esidual, poco mas de 450.000 viviendas esidual, poco mas de 450.000 viviendas

frente a los más de 5.500.000 de vivienda de nueva construcción en los últimos 12 frente a los más de 5.500.000 de vivienda de nueva construcción en los últimos 12 frente a los más de 5.500.000 de vivienda de nueva construcción en los últimos 12 frente a los más de 5.500.000 de vivienda de nueva construcción en los últimos 12

años. Ver gráficaaños. Ver gráficaaños. Ver gráficaaños. Ver gráfica adjunta.adjunta.adjunta.adjunta.

71717171

Figura 3 Número de visados de dirección de obra de viviendas (nuevas y rehabilitadas)

Fuente.- Ministerio de Fomento

Sin embargo, como en el caso de la construcción nueva, se han reducido las expectativas

con una previsión de disminución del -18% para el 2013. Las razones de esta previsión son

las mismas que para vivienda nueva, con el agravante de que este es un mercado que se

mueve al ritmo de la confianza de las economías domésticas, tanto en términos de

disponibilidad de inversión y las perspectivas de la revalorización de los precios de la

vivienda. A pesar de que la rehabilitación de viviendas debería plantearse como uno de los

motores económicos que ayudarán al país a salir de la crisis, las buenas intenciones del

Plan de Infraestructuras, transportes y viviendas no viene acompañado de medidas de

estímulo que impulsen esta actividad.

La previsión del “Europe's leading construction business research group”

EUROCONSTRUCT al respecto de este sector en España, es pesimista, con una actividad

mínima durante un largo período de tiempo.

A continuación se muestra las previsiones de construcción, según diferentes aspectos

que ha desarrollado EUROCONSULT en su informe “Outlooks for the world´s key

construction market”, realizado en el año

2012.

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