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000087034 005__ 20200115170124.0
000087034 037__ $$aTESIS-2020-015
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000087034 1001_ $$aRezvani, Fahimeh
000087034 24500 $$aEnergy modelling and U-value calculation of Scottish house elements: assessment of thermal performance improvements
000087034 260__ $$aZaragoza$$bUniversidad de Zaragoza, Prensas de la Universidad$$c2019
000087034 300__ $$a837
000087034 4900_ $$aTesis de la Universidad de Zaragoza$$v2020-15$$x2254-7606
000087034 500__ $$aPresentado:  16 09 2019
000087034 502__ $$aTesis-Univ. Zaragoza, Instituto de Investigación Mixto CIRCE, 2019$$bZaragoza, Universidad de Zaragoza$$c2019
000087034 506__ $$aall-rights-reserved
000087034 520__ $$aEl  cambio  climático  es  un  tremendo  desafío  a  largo  plazo  al  que  se  enfrenta  el  mundo. ‎<br />Según la Agencia  Internacional de Energía, las viviendas representan alrededor del 40% del ‎<br />consumo  mundial  de  energía,  y  las  predicciones  actuales  muestran  que  si  no  se  toman ‎<br />medidas  definitivas,  la  tendencia  continuará.  Según  Baetens,  las  emisiones  de  gases  de ‎<br />efecto invernadero de las viviendas en los países desarrollados son responsables de alrededor ‎<br />del 35% de las emisiones. Se están realizando muchos esfuerzos en todo el mundo para reducir ‎<br />el  consumo  de  energía  en  las  viviendas,  ayudando  a  mitigar  de  este  modo  el  calentamiento ‎<br />global.  Mediante  la  mejora  de  la  eficiencia  energética  en  los  edificios,  es  posible  reducir  el ‎<br />consumo total de energía de la UE en un 6-7%, y las emisiones de CO2 en un 6%. En la ‎<br />actualidad,  las  medidas  más  destacadas  se  centran  en  un  mayor  uso  de  las  tecnologías ‎<br />renovables. ‎<br />El Reino Unido alcanzó las 559 millones de toneladas de emisiones anuales de CO2, de las que ‎<br />el  28%  están  directamente  relacionadas  con  la  energía  utilizada  en  las  casas.  El  gobierno ‎<br />escocés  estima  que  aproximadamente  un  tercio  de  la  energía  podría  ahorrarse  mediante  la ‎<br />implementación de medidas sencillas de ahorro de energía. De este modo, Escocia es uno de ‎<br />los países con unos objetivos de reducción de carbono más ambiciosos del mundo, que incluyen ‎<br />la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero en un 42% para 2020 y en un 80% ‎<br />para 2050, con respecto a los niveles de 1990. Las casas tradicionales representan una cuarta ‎<br />parte  de  las  viviendas  existentes  en  el  Reino  Unido.  Para  garantizar  que  cualquier  reforma ‎<br />propuesta  sea  beneficiosa  y  efectiva  se  requiere  una  cuidadosa  planificación  y  atención,  de ‎<br />modo que se pueda preservar el carácter histórico de los edificios. Es esencial comprender el ‎<br />tipo  de  estructura,  los  elementos  utilizados  y  los  posibles  efectos  de  cualquier  modificación ‎<br />propuesta en  estas casas. Hay más de 600 zonas  de conservación  y 46.000 casas listadas de ‎<br />interés arquitectónico o histórico en Escocia. La nación en su conjunto reconoce que es esencial ‎<br />que se preste la debida atención a preservar el carácter de estos edificios y áreas tradicionales. ‎<br />Además, en línea con los objetivos nacionales e internacionales sobre la reducción de CO2, es ‎<br />esencial  que  las  renovaciones  de  edificios  antiguos  aprovechen  al  máximo  las  prácticas ‎<br />existentes  y  emergentes  para  aumentar  la  eficiencia  energética.  Además  es  fundamental  no ‎<br />hacerlo de una manera que comprometa la integridad de las casas, el confort, ni la salud de los ‎<br />ocupantes. ‎<br />A menudo, las construcciones históricas ofrecen beneficios naturales para el bienestar de los ‎<br />usuarios. Muchas de ellas fueron planeadas cuidadosamente con  grandes  espacios naturales, ‎<br />altos niveles de luz y otros aspectos que conducen al bienestar. En este sentido, es necesario ‎<br />encontrar un balance entre la disminución de las emisiones de carbono y el mantenimiento de ‎<br />las condiciones de bienestar en las viviendas. Por tanto, el desafío es renovar las casas antiguas ‎<br />a un estándar de eficiencia energética que promueva y mantenga sus beneficios para la salud. ‎<br />La renovación de las viviendas tradicionales hacia viviendas de bajo consumo de energía podría ‎<br />tener  consecuencias  adversas  e  involuntarias  que  implicarían  una  disminución  de  la ‎<br />iluminación  natural  y  la  calidad  del  aire  interior,  junto  con  otros  riesgos,  como  el<br />sobrecalentamiento  de  los  espacios  habitables.  Una  combinación  de  técnicas  de  ventilación ‎<br />natural  y  uso  de  calefacción  radiante  crearía  un  ambiente  más  sostenible  y  saludable.  Otra ‎<br />solución para mejorar la calidad del aire sería evitar determinados productos y materiales que ‎<br />retengan la humedad y emitan sustancias químicas peligrosas. La mayor parte de la literatura ‎<br />señala  que  una  parte  significativa  del  consumo  de  energía  en  las  viviendas  depende  de  las ‎<br />pérdidas  de  energía  a  través  de  los  componentes  de  la  vivienda,  como  consecuencia  del ‎<br />deficiente comportamiento térmico de los componentes actuales, especialmente de las ventanas . ‎<br />Hay una falta de información sobre temas relacionados con la salud y la calidad del aire interior ‎<br />de las viviendas. Las desventajas de las técnicas constructivas que se aplican comúnmente para ‎<br />mejorar la eficiencia energética en viviendas no se han evaluado adecuadamente. No obstante, ‎<br />unos  pocos  estudios  muestran  que  la  renovación  de  una  vivienda  puede  tener  resultados ‎<br />adversos  que  impliquen  una  disminución  de  la  iluminación,  el  sobrecalentamiento  y  el ‎<br />deterioro  de  la  calidad  del  aire  interior.  Con  respecto  al  balance  energético  de  las  casas,  las ‎<br />pérdidas por transmisión de calor a través de los muros opacos son uno de los términos más ‎<br />importantes del balance.  La estimación de la  eficiencia térmica de los elementos opacos ‎<br />conlleva diversas dificultades, entre las que destacan la falta de datos apropiados para simular ‎<br />el comportamiento energético del edificio con software de tipo dinámico o estático. Además, ‎<br />es esencial el planteamiento de mejoras en las nuevas herramientas de simulación de energía ‎<br />usadas  en  viviendas  tradicionales,  agregando  bases  de  datos  específicas  que  incorporen ‎<br />propiedades termofísicas de los elementos de la casa e información más apropiada relacionada ‎<br />con las técnicas de construcción tradicionales. ‎<br />La integración de las energías renovables y el ahorro de la energía en las viviendas permiten ‎<br />avanzar  por  una  senda  que  extiende  la  duración  de  los  combustibles  fósiles,  a  la  vez  que ‎<br />contribuye  a  descontaminar  el  medio  ambiente.  El  reconocimiento  de  las  características ‎<br />particulares de las viviendas tradicionales y la determinación de la mejor manera de satisfacer ‎<br />sus  necesidades  es  un  paso  fundamental  hacia  una  mejor  y  más  sostenible  gestión  de  los ‎<br />recursos existentes. Por lo tanto, es esencial tener en cuenta las características específicas de ‎<br />estas  viviendas  y  equilibrar  todos  los  problemas  asociados  para  mejorar  tanto  su  calidad ‎<br />ambiental interior como su eficiencia energética. ‎<br />Los cálculos de la transmitancia térmica (U) son la base para la evaluación energética de las ‎<br />viviendas, siendo una de las bases fundamentales de la legislación y la política energética del ‎<br />sector  residencial.  La  tesis  analiza  la  relación  existente  entre  la  antigüedad  de  la  casa,  los ‎<br />valores de U de sus componentes y su eficiencia energética. No hay ningún artículo científico ‎<br />que cuantifique la relación exacta que existe entre la edad de la vivienda y los valores de U de ‎<br />sus  componentes,  calculados  mediante  software  específico.  En  consecuencia,  este  estudio ‎<br />pretende  evaluar  esta  relación,  ya  que  este  es  uno  de  los  factores  importantes  del ‎<br />comportamiento  térmico  que  guía  las  evaluaciones  de  eficiencia  energética  y  la ‎<br />implementación  de  medidas  de  eficiencia  energética.  El  estudio  no  se  limita  solo  a  la ‎<br />evaluación de los valores de U, sino que contribuye a un estudio más amplio de evaluación de ‎<br />la sostenibilidad relacionando el efecto del aislamiento en la envolvente térmica, la eficiencia ‎<br />energética y la calificación del impacto ambiental. Los resultados de este estudio proceden de ‎<br />un total de cien casas tradicionales escocesas utilizadas como casos de estudio y ubicadas en ‎<br />climas que presentan mínimas variaciones en sus condiciones, por lo que son más valiosos y ‎<br />fiables. Aunque la solución seleccionada para la renovación de las viviendas hacia el estándar ‎<br />de energía casi nula depende de las características de la vivienda y la zona climática, se observa ‎<br />una relación directa entre los valores de U de los elementos, la antigüedad de una propiedad y ‎<br />su  eficiencia  energética.  Conforme  más  antiguas  son  las  casas,  se  observa  una  menor ‎<br />mejora/cambio en los valores de U. En este sentido, los valores de U de los elementos de las ‎<br />viviendas  construidas  después  de  1985  descienden  con  una  pendiente  mayor.  El  máximo ‎<br />potencial de eficiencia energética se observa  en las  casas construidas entre 1540  y 1814. Al ‎<br />analizar la calificación de impacto ambiental de las viviendas se observan resultados similares. ‎<br />Por lo tanto, las casas tradicionales deberían ser prioritarias en los procesos de rehabilitación ‎<br />energética. ‎<br />Además de las viviendas tradicionales existentes, en la tesis también se estudian los estándares ‎<br />de eficiencia energética para las viviendas nuevas. Cabe señalar que todas las nuevas viviendas ‎<br />construidas a partir de finales de 2020 en los estados miembros de la Unión Europea deben ser ‎<br />de energía casi cero. La tesis analiza los valores de U y los materiales utilizados en una vivienda ‎<br />nueva  típica  ubicada  en  dos  países  europeos  (Reino  Unido  y  España)  con  diferentes ‎<br />regulaciones y clima. También se estudia la influencia de los diferentes tipos de materiales y ‎<br />valores de U en la eficiencia energética de las nuevas viviendas de acuerdo con los estándares. ‎<br />Las  mediciones  in  situ  permiten  evaluar  mejor  el  comportamiento  térmico  de  los  muros ‎<br />tradicionales.  Sin  embargo,  en  la  actualidad,  no  hay  suficientes  datos  experimentales ‎<br />relacionados con las soluciones constructivas tradicionales. La tesis presenta los resultados de ‎<br />medidas experimentales del valor de U en un conjunto de doce casas tradicionales escocesas y ‎<br />evalúa la idoneidad de usar software de simulación energética para estimar los valores de U en ‎<br />la construcción tradicional. Excepto  en un caso de estudio, los resultados  de las mediciones ‎<br />realizadas  en  estas  viviendas  son  generalmente  más  bajos  que  la  transmitancia  térmica ‎<br />calculada mediante software. Los cálculos del valor de U en paredes construidas de ladrillo, ‎<br />que  presentan  composiciones  mejor  definidas  están  más  cerca  de  los  resultados  de  las ‎<br />mediciones in situ. Esta coincidencia se aprecia especialmente en soluciones que incorporan ‎<br />una  capa  de  aislamiento  térmico,  ya  que  los  elementos  aislantes  parecen  tener  propiedades ‎<br />térmicas similares a las declaradas por los fabricantes. ‎<br />En  los  últimos  años,  los  edificios  han  sido  diseñados  para  estar  mejor  aislados  y  más ‎<br />herméticamente  sellados  con  objeto  de  mejorar  su  eficiencia  energética.  En  términos ‎<br />energéticos resulta útil, ya que permite tener una suficiente ventilación, reduciendo las pérdidas ‎<br />de energía. Sin embargo, existe la preocupación de que los cambios realizados en la envolvente ‎<br />del  edificio  para  mejorar  la  eficiencia  energética  puedan  conducir  a  una  acumulación  de ‎<br />contaminantes y unos niveles de humedad excesivos en determinadas circunstancias. La tesis ‎<br />presenta un completo estado del arte de diferentes aspectos que afectan a la calidad ambiental ‎<br />interior y a la salud de los usuarios en los edificios, como las obras de rehabilitación, la calidad ‎<br />del  aire  interior,  los  servicios  de  la  casa,  etc.  La  tesis  ilustra  cómo  es  posible  implementar ‎<br />prácticas sostenibles en la renovación de las viviendas tradicionales. Se presenta un enfoque ‎<br />holístico  e  interdisciplinar  basado  en  una  apreciación  y  comprensión  de  las  características ‎<br />intrínsecas particulares de muchas viviendas antiguas, que es un reflejo de la manera en que se ‎<br />han desarrollado a lo largo del tiempo; analizando los materiales y métodos de construcción ‎<br />utilizados;  las  diferencias  entre  el  comportamiento  real  y  previsto;  y  el  reconocimiento  y ‎<br />protección formal que ofrece la legislación. ‎<br />Las ventanas, especialmente las tradicionales, se consideran el primer elemento constructivo ‎<br />que debe ser reemplazado con el fin de reducir las pérdidas de calor en las viviendas. Debido ‎<br />a su potencial de ahorro de energía, es imperativo elegir las ventanas más apropiadas, ya que ‎<br />tienen una gran influencia durante el periodo de uso de la vivienda, con una vida útil de entre ‎<br />‎20  y  50  años,  o  más.  Diseñar  ventanas  adecuadamente,  no  solo  mejora  el  ambiente  térmico ‎<br />interior, sino que también permite proporcionar ventilación natural e iluminación natural. Hay ‎<br />varias razones para estudiar la eficiencia energética de las ventanas; por ejemplo, las pérdidas ‎<br />y  ganancias  de  calor  a  través  de  las  ventanas  representan  alrededor  del  30%  de  la  energía ‎<br />utilizada para la calefacción y refrigeración. Además, las ventanas influyen en las emisiones, ‎<br />el confort térmico  y las facturas de calefacción/refrigeración. Esta tesis analiza el estado  del ‎<br />arte de varios parámetros relacionados con la eficiencia energética de las ventanas, como los ‎<br />tipos de ventanas, las opciones de reparación o reemplazo, la calidad del vidrio, los tipos de ‎<br />marcos, la pintura de las ventanas, etc. Además se estudian concisamente otros factores como ‎<br />la transferencia de calor, la infiltración, el riesgo de condensación, el aislamiento frente al ruido ‎<br />y  la  protección  ultravioleta.  También  se  analizan  brevemente  las  tecnologías  de  ventanas ‎<br />futuras,  como  por  ejemplo,  las  ventanas  de  cero-energía,  las  ventanas  integradas,  el ‎<br />acristalamiento dinámico, los materiales de cambio de fase (PCM, por sus siglas en inglés), las ‎<br />ventanas  con  células  solares  semitransparentes  y  las  ventanas  altamente  aislantes,  como  el ‎<br />acristalamiento al vacío. ‎<br />Finalmente, la tesis evalúa la influencia de las ventanas en la eficiencia energética de toda la ‎<br />casa,  considerando  el  mismo  conjunto  de  doce  casas  tradicionales  escocesas  mencionadas ‎<br />anteriormente.  A  partir  de  este  análisis,  se  puede  concluir  que  es  prioritario  reemplazar  las ‎<br />ventanas de acristalamiento simple debido a su deficiente condición térmica, las emisiones de ‎<br />carbono  dominantes  asociadas  y  su  mayor  potencial  de  ahorro  de  energía  en  caso  de  ser ‎<br />reemplazadas. En el caso del doble acristalamiento, se sugiere su reparación debido a la mayor ‎<br />cantidad  de  carbono  incorporado  y  al  mayor  coste  económico  asociado  a  su  reemplazo.  Al ‎<br />comparar la iluminación diurna de estas casas tradicionales con los requisitos establecidos para ‎<br />nuevas construcciones en el estándar LEED (Leadership in Energy and Environmental Design), ‎<br />se observa que la iluminación diurna en todos los casos de estudios está en mal estado. Una ‎<br />posible solución podría ser usar un vidrio transparente no oscuro, ya que el color del vidrio no ‎<br />influye en el valor de U, pero es un factor importante para la iluminación diurna. ‎<br />
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000087034 6531_ $$atecnologia de la construccion
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000087034 700__ $$aZabalza Bribián, Ignacio$$edir.
000087034 7102_ $$aUniversidad de Zaragoza$$bInstituto de Investigación Mixto CIRCE
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