Sobre el uso y la gestión como los factores principales que determinan el consumo de energía en la edificación : una aportación para reducir el impacto ambiental de los edificios.

Abstract

De las fases del ciclo de vida de un edificio, es común suponer que la de uso y explotación es la de mayor consumo energético asociado. Los factores que condicionan e influyen en este consumo son diversos y han sido analizados en mayor o menor grado. Se da por aceptado que los edificios consumen mucha energía para funcionar, se da por obvio que la forma de los edificios, su envolvente, los sistemas que posean o el uso que alberguen tienen mucho que ver. Pero ¿cuanto influye cada factor?, ¿Cómo se mide esta influencia?, ¿se puede medir?, ¿De estos factores "obvios", cuál tiene el mayor peso.<br/><br/>La parametrización y evaluación del uso y la gestión de los edificios como factores que inciden en el consumo final de energía, es el planteamiento de partida de esta tesis, cuyo objetivo es demostrar de qué modo a través de una metodología adecuada es posible cuantificar, analizar y valorar dicha incidencia.<br/><br/>Como planteamiento de partida, se define que para cada uso energético el consumo energético de un edificio estará relacionado con la Demanda energética del edificio, el Rendimiento de los sistemas que atienden dicha demanda, y el Perfil de uso y gestión que en el caso de nuevos edificios se prevea que tendrá el edificio, o en el caso de edificios existentes, que se pueda verificar.<br/>Si se considera cada uno de estos factores como una variable a conocer, el consumo energético podría comportarse de acuerdo a la solución de la siguiente ecuación en la que habría que definir la forma de interactuar y relacionarse de las diferentes variables:<br/>CE = D * ? * Ge<br/>Donde:<br/>CE = Consumo de energía<br/>D = Demanda energética (Edificio, clima, uso)<br/>? = Rendimiento medio de las instalaciones<br/>Ge = Factor de gestión<br/>* = Operadores a definir<br/>A partir de estas consideraciones la hipótesis planteada es que el uso y la gestión asociadas a las características operacionales y funcionales son parametrizables, controlables, y que merecen una consideración especial ya que determinan principalmente a cada uno de los restantes factores que intervienen en el consumo de El análisis y verificación de la hipótesis se lleva a cabo mediante el estudio de las características y el seguimiento del consumo energético de algunos edificios con diferencias y similitudes en cuanto a los factores que a priori se considera que determinan dicho consumo.<br/>Una vez definido la muestra a estudiar, se realiza el trabajo de campo para obtener, de una parte todos los datos relacionados con las características del edificio (arquitectónicas, constructivas, instalaciones, etc.) a manera de inventario, y de forma paralela se realiza un seguimiento detallado de cómo se consume la energía en cada edificio, y como varían las condiciones ocupacionales y funcionales durante el período de estudio.<br/><br/>Para el análisis de cada una de las variables planteadas, se han seleccionado diferentes instrumentos, desde metodologías de análisis desarrolladas por grupos de investigación especializados en algunos casos, hasta herramientas informáticas sencillas o software especializado. En otros casos ha sido necesario definir, de acuerdo a los objetivos del trabajo, el tipo de metodología o herramienta de análisis apropiada, lo cual constituye parte del aporte de la tesis.<br/>La comprobación de la hipótesis de partida se realiza en primer lugar, definiendo la forma en que interactúan las diferentes variables para resolver la ecuación propuesta, a continuación, se valoran los resultados obtenidos, se evalúan los objetivos iniciales, se revisa el planteamiento de partida, y se plantean escenarios alternativos de análisis que permitan establecer las conclusiones.<br/>La principal conclusión es que el consumo energético de una edificación es función, principalmente, del perfil de uso como factor determinante. Se evidencia la necesidad de definir una estrategia energética desde el proyecto arquitectónico que debe partir necesariamente de la definición de este perfil de uso, por ser el factor principal que condiciona todas las variables que influyen en el consumo de sus recursos energéticos.<br/>En cuanto a la metodología planteada, se comprueba que esta permite verificar la hipótesis de partida, que es posible establecer la incidencia de cada uno de las variables propuestas y se evidencia el peso y la importancia del uso de los edificios en el consumo final.

The consideration of the use and the management, as a factors of greater incidence in the final energy consumption in the buildings is the initial approach of this work that proposes a methodology to quantify, to value and to analyze this influence.<br/>Understanding, that the use is not only referred to the activities that are developed into a building, but also to the energy resources that utilizes to carry out these activities and to satisfy the comfort needs of users, the total consumption of energy will be related to the different energy uses in the building. Taking as premise that for each energy use the consumption should be related to the systems and available machines in the building, its performance and the use that be done of them, if we consider each one of these factors as a variables to know, the energy consumption would be defined according to the solution of an equation that relate these three factors.<br/><br/>For some energy uses (electrical appliance uses, f. exam) these variables corresponds to fixed values relatively easy to identify because are not associates to "external factors" that can modify them. In other energy uses as the artificial lighting or the HVAC systems these variables can have a great variation in function of the factors that influence in the definition of each one of them. In the case of HVAC consumption, the use of a specific systems is related with "the energy needs of the building" Demand (D). <br/><br/>Associated with some factors (comfort parameters, building type, and the use or uses that be given).<br/>For the "Use" variable is necessary to distinguish between the use of buildings space's, and the energy resources use, because other type of factors would affect and have a great influence in the performance of the systems (P). Assuming those considerations the Use variable probably need to be considered as the Use management (Um) variable that include it. Taking in account as it exposed, the equation proposed to obtain the building energy consumption, in the case of HVAC uses is:<br/>m U * P * D EC =<br/>EC = Energy consumption<br/>D = Energy demand<br/>P = Performance of systems<br/>m U = Use management<br/>* = Variables operator (to define)<br/>From these considerations the hypothesis presented is that the use and the management associated to the functional and operational characteristics are measurable, controllable, and needs a special consideration, because determine mainly each one of the remaining factors that inside in the consumption of energy in buildings. The solution of this equation intends to identify and to quantify, if it's possible, this incidence.<br/>The analysis and verification of the hypothesis is carries out by means of the study of the characteristics and the monitoring of the energy consumption and the use of some buildings with differences and similarities for the factors considered "a priori" that determine the energy consumption.<br/>To carry out the analysis of each variable, different instruments have been selected, from analysis methodologies developed by research groups in some cases, to simple data processing tools or specialized software. In other cases has been necessary to define, according to the targets of the work, the type of methodology or appropriate analysis tool, which constitutes part of the contribution of the thesis.<br/><br/>The verification of the hypothesis is carried out defining the interaction between the different variables to resolve the proposed equation, then, the obtained values are analyzed, the initial objectives are evaluated, the initial approach is revised, and alternative analysis settings are proposed to define the conclusions.<br/>The main conclusion is that the energy consumption of a building is function, mainly, of "the use profile" as a determinant factor. It's necessary to define an energy strategy from the architectural project that should be proposed necessarily from the definition of this use profile.<br/>As for the proposed methodology, is verified that allow to validate the initial hypothesis, and it's possible to establish the incidence of each one of the proposed variables, and to establish the weight and the importance of the use of the buildings in the final energy consumption.