Potencia térmica-eláctrica-COP
Los edificios son un importante consumidor de energía, la cual se cifra en un 40% del consumo total, haciéndose necesario el control de su consumo y una mayor utilización de energía procedente de fuentes renovables, junto con el ahorro energético y una mayor eficiencia energética.

Con la nueva Orden FOM/1635/2013, de 10 de septiembre de 2013, por la que se actualiza el Documento Básico DB-HE «Ahorro de Energía», del Código Técnico de la Edificación, se adoptan medidas para reducir la dependencia energética así como las emisiones de de CO2 dentro del denominado objetivo europeo 20-20-20 cuyo objetivo es reducir el consumo energético, las emisiones de gases de efecto invernadero y el incremento del peso de las energías renovables.

En esta directiva europea , se definen objetivos concretos de reducción del consumo energético proveniente de los edificios a través, de entre otras medidas, de la proyección de edificios de consumo de energía casi nulo, por lo que el aislamiento de los edificios juega un papel fundamental en este tipo de construcciones.

En un futuro próximo, las exigencias deberán ser revisadas para que todos los edificios nuevos se construyan según las exigencias de un nZEB (nearly Zero Energy Building – edificio de balance energético casi cero), condición obligatoria a partir de 2020 (2018 para los edificios públicos).

El objetivo del requisito básico “Ahorro de energía” consiste en conseguir un uso racional de la energía necesaria para la utilización de los edificios, reduciendo a límites sostenibles su consumo y conseguir así mismo que una parte de este consumo proceda de fuentes de energía renovable.

Por todo esto, se hace cada vez más necesario construir y rehabilitar edificios con muy baja demanda térmica con altos niveles de aislamiento (HE1) y con unas instalaciones eficientes (utilización de ventilación con recuperación de calor, bombas de calor de alta eficiencia, biomasa…)

La demanda energética de un edificio es la energía útil necesaria que tendrían que proporcionar los sistemas técnicos para mantener en el interior del edificio unas condiciones definidas reglamentariamente en función del uso del edificio (perfiles de uso) y de la zona climática en la que se ubique (clima de referencia). Se puede dividir en demanda energética de calefacción, de refrigeración de agua caliente sanitaria (ACS) y de iluminación, y se expresa en kW·h/m2.año, considerada la superficie útil de los espacios habitables del edificio.Por lo tanto, la demanda energética se puede entender como la necesidad de consumir energía del edificio.
El consumo de energía es la energía necesaria para satisfacer la demanda energética de los servicios de calefacción, refrigeración, ACS y, en edificios de uso distinto al residencial privado, de iluminación, del edificio, teniendo en cuenta la eficiencia de los sistemas empleados. 
La demanda y el consumo energético se encuentran directamente relacionados entre sí. Un edificio con una demanda energética elevada consumirá más energía que otro con una demanda inferior. Aun así, verificando el correcto funcionamiento de las instalaciones y utilizando sistemas de generación eficientes puede reducirse significativamente el consumo de energía.

 

 

1.- CÁLCULO DE LA DEMANDA ENERGÉTICA.

La demanda energética en edificios de nueva construcción y en determinadas rehabilitaciones, viene determinada por las exigencias del HE1 del CTE. Establece una serie de valores límite de consumo energético del edificios en función de la ubicación y del uso previsto.

Una vez determinados los elementos constructivos del edificio, es necesario realizar un estudio teniendo en cuentas los elementos pesados (cerramientos) y ligeros (ventanas), la ganancia solar, las pérdidas por ventilación, las cargas internas y la inercia del edificio.

Caracterización Cerramiento
Caracterización Ventana.
Para el cálculo de la demanda se utilizan programas de simulación térmica y energética de edificios como pueden ser: DesignBuilder, OpenStudio, CYPE (utilizando el motor de simulación EnergyPlus), Revit, Herramienta unificada LIDER-CALENER (HULC)…

Cualquiera de las herramientas mencionadas proporcionan resultados de demanda térmica del edificio por cada una de las 8.650 horas del año, que nos va a resultar imprescindible para llevar a cabo un análisis de consumo de energía final de los sistemas que se utilicen en el edificio.

En el caso de los sistemas de bombas de calor aire-agua este aspecto es clave, ya que su rendimiento varía de forma importante en función de la temperatura exterior.

En base a estos resultados, se calcula la potencia necesaria del sistema de calefacción-refrigeración para el día y hora más desfavorable del año.

Cálculo Potencia Térmica
También se tienen los datos correspondientes de la demanda térmica horaria del edificio en relación con la temperatura exterior. En la gráfica siguiente pueden verse los resultados de demanda vs temperatura exterior de dos días del mes de Enero. Puede observarse que el valor de la demanda representada es cero, esto es debido a en los datos de partida para el cálculo, se han tenido en cuenta los perfiles de uso de los recintos que componen el edificio.

Demanda - Tª Exterior

2.- CÁLCULO DE CONSUMO DE ENERGÍA FINAL.

Para la obtener el consumo de energía en el caso de una bomba de calor aire-agua, se ha de relacionar la terna consumo energético – temperatura exterior – COP de la bomba de calor.

Prestaciones BC - Tª Exterior
De esta forma se obtiene, para cada hora del año, el consumo de energía final -en este caso energía eléctrica- del sistema utilizado para calefacción-refrigeración del edifico.

Cálculo consumo energía final
Con los datos de los consumos energéticos de los edificios, junto los datos de consumo de energía final, los costes de instalación y los unitarios de energía de diferentes sistemas, se podrá realizar un estudio económico que podrá servir a la hora de decidir entre las diferentes alternativas a instalar en un edificio.

Tabla comparativa sistemas
Comparativa 10 años
Comparativa instalacion-consumo 10 años
Breve explicación cálculo.