Eficiencia energética: Propuestas de mejora y Resultados Cuantificados

Este artículo presenta una serie de intervenciones diseñadas para mejorar el rendimiento energético de una vivienda unifamiliar ubicada en la provincia de Santa Fe. A partir de un análisis exhaustivo de su envolvente térmica y sistemas activos, se desarrollaron mejoras cuantificadas que permiten reducir significativamente el consumo de energía. Estas acciones no solo mejoran el confort térmico, sino que también cumplen con los estándares establecidos por la normativa vigente local.

La vivienda en su estado inicial presentó un Índice de Prestaciones Energéticas (IPE) elevado, lo que indicaba un alto consumo de energía primaria, especialmente en calefacción y refrigeración. Las medidas propuestas han logrado mejorar este índice, llevándolo de una calificación baja (categoría C) a una más eficiente.

Imagen 1: Axonometría vivienda caso base. Elaboración PRONEV.

Estado Inicial: Diagnóstico Energético

El IPE inicial de la vivienda era de 391 kWh/m²·año, lo que la ubicaba en la categoría G, la más baja en términos de eficiencia energética. Este resultado se debía principalmente a:

1. Calefacción: Representaba el mayor componente del IPE con 286 kWh/m²·año, reflejando deficiencias en el aislamiento térmico y una mala ventilación, lo que causaba pérdidas térmicas significativas.

2. Refrigeración: Requería 70 kWh/m²·año, y aunque su valor era menor en comparación con la calefacción, el diseño bioclimático deficiente y la falta de protecciones solares aumentaban la necesidad de sistemas de refrigeración.

3. Agua Caliente Sanitaria (ACS): Aunque menor, con 25 kWh/m²·año, el sistema de ACS presentaba márgenes de mejora, particularmente en el rendimiento de los equipos instalados.

Propuesta de Mejoras

La estrategia para mejorar la eficiencia energética de la vivienda incluyó acciones tanto en los diseños pasivos (envolvente térmica) como en los sistemas activos (calefacción, refrigeración, ACS), complementadas con la incorporación de energías renovables.

1. Mejoras en la Envolvente Térmica

• Cubierta: Se reemplazó la cubierta existente por una solución constructiva con poliestireno expandido y una membrana asfáltica con revestimiento reflectivo. Esta nueva composición reduce la conductividad térmica y mejora el aislamiento, disminuyendo las pérdidas de calor en invierno y la ganancia en verano. Resultado: Transmitancia térmica mejorada con una reducción del IPE a 237 kWh/m²·año para este elemento.

• Aberturas: Se cambiaron todas las aberturas a doble vidriado hermético (DVH) 4+9+4 mm con marcos de PVC, lo que mejora considerablemente el aislamiento. En las ventanas orientadas al oeste, se instalaron cortinas de enrollar para proteger de la radiación solar. Resultado: Reducción significativa de las pérdidas de energía a través de las aberturas.

• Muros: Se añadieron materiales aislantes en los muros, mejorando su capacidad para mantener temperaturas interiores estables. Esto redujo las pérdidas energéticas a través de la envolvente. Resultado: Mejora del confort térmico y menor necesidad de calefacción/refrigeración.

2. Mejoras en Sistemas Activos

• Calefacción y Agua Caliente Sanitaria (ACS): Se instalaron sistemas más eficientes, incluyendo una caldera dual de alta eficiencia. Esto mejoró el rendimiento general de los sistemas, reduciendo las pérdidas térmicas. Resultado: Mayor rendimiento energético con una reducción en el consumo de energía primaria para calefacción.

• Refrigeración: Se incluyó un sistema de refrigeración eficiente que antes no existía en la vivienda. Esta adición, junto con las mejoras pasivas en la envolvente, redujo significativamente la carga térmica en verano.

3. Incorporación de Energías Renovables

Se instaló un termotanque solar para reducir el consumo de energía primaria destinada al agua caliente sanitaria. Esta intervención disminuyó la dependencia de fuentes de energía no renovables.

Resultado Final: El IPE final de la vivienda, tras implementar todas las mejoras, se redujo a 78 kWh/m²·año, lo que la ubica en la categoría C, reflejando una importante mejora en la eficiencia energética.

Valores obtenidos a partir de las mejoras:

En el caso base, las pérdidas térmicas son significativamente altas, alcanzando su punto máximo en julio con 4.424 kWh. Sin embargo, el aprovechamiento de los aportes térmicos gratuitos (naranja) es limitado, lo que incrementa el requerimiento de energía térmica.

Imagen 2: Requerimiento energético en periodo de calefacción y refrigeración. De caso y base comparando con la simulación propuesta.

En la propuesta de mejoras, se observa una disminución en las pérdidas térmicas totales (máximo de 1527 kWh en julio) lo que reduce la energía necesaria para calefacción. En julio, por ejemplo, el requerimiento baja de 3485 kWh en el caso base a 974 kWh.

En el grafico comparativo de mejoras (ver imagen 3), se puede evidenciar cómo el requerimiento de calefacción disminuye a medida que se mejora la materialidad de la envolvente térmica y se reduce el valor K (transmitancia térmica). Sin embargo, cuando se aplican cambios directos en los equipos de calefacción, el IPE no desciende de manera proporcional. Esto se debe a que en el requerimiento de climatización influyen tanto las pérdidas térmicas / dispersiones como las ganancias solares. En cambio, la producción de agua caliente sanitaria está directamente vinculada a la eficiencia del equipo utilizado.

En cuanto a la refrigeración, la reducción del IPE es más significativa cuando se mejora la cubierta, ya que este elemento absorbe la mayor parte de la ganancia solar gratuita durante el verano. En oposición, el impacto de las mejoras en los muros es menor.

Imagen 3: Requerimiento de energía primaria según tipo de mejora. elaboración propia

Conclusiones

Las mejoras implementadas en la envolvente térmica, junto con la optimización de los sistemas activos y la incorporación de energías renovables, han logrado reducir el IPE, llevándolo de 391 kWh/m²·año a 78kWh/m²·año. Esto se traduce en un menor consumo de energía, una mayor sostenibilidad y un mejor confort térmico para sus habitantes. Las intervenciones en la calefacción y refrigeración fueron las más relevantes, ya que representaban los mayores componentes del consumo energético. El uso de energías renovables, a través del termotanque solar, también ha reducido la dependencia de fuentes no renovables.

Este modelo de intervención puede ser replicado en otras viviendas de la región, ofreciendo una solución eficiente y sostenible para mejorar el rendimiento energético en el contexto del clima de Santa Fe.