Análisis de la energía consumida y las emisiones de CO2 durante el ciclo de vida de edificios del sector terciario y residencial situados en las Islas Baleares

Abstract

[spa] Los objetivos de reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, en el marco del Protocolo de Kioto, han provocado la aparición de reglamentaciones de obligado cumplimiento en el sector de la edificación. Una selección de los materiales de construcción desde el punto de vista de su energía cautiva y del ciclo de vida del edificio, permitiría reducir los impactos medioambientales asociados a los edificios. En este estudio, se ha llevado a cabo el análisis de la energía consumida y las emisiones de CO2 durante el ciclo de vida de edificios del sector terciario y residencial situados en las Islas Baleares.

En la primera parte del estudio, se han analizado las emisiones de CO2 a lo largo del ciclo de vida de una serie de edificios hoteleros. En este análisis, se ha observado que las emisiones de CO2 de la fase operacional suponen entre el 80% y el 90% de las emisiones totales a lo largo de su ciclo de vida. Se ha observado, además, que las emisiones de CO2 asociadas a los materiales en la fase de construcción suponen entre el 87% y el 98% de las emisiones de esta fase del ciclo de vida, siendo el tanto por ciento restante el correspondiente a los procesos de construcción del edificio. El estudio se ha complementado con una estimación del factor de emisión de CO2 asociado a la generación eléctrica en Baleares y se ha observado que su valor es muy superior al correspondiente a la generación eléctrica peninsular y que su variación en un periodo temporal de 15 años es escasa.

En la segunda parte del estudio, se ha analizado la fase de construcción de un edificio educativo de grandes dimensiones. En esta parte del análisis, se ha observado que la energía cautiva inicial (IEE) y las emisiones de CO2 (IECO2) asociadas a los forjados estructurales de hormigón armado son 2,7 y 3,3 veces superiores a los correspondientes a forjados de madera con las mismas características estructurales. En esta parte del análisis se ha hecho, además, una propuesta de escenarios de reducción. Entre los escenarios evaluados, se ha observado que la sustitución de los forjados de hormigón por forjados estructurales de madera, junto con la sustitución del pavimento de terrazo por un pavimento de linóleo y la sustitución de los marcos de aluminio anodizado por marcos de madera de pino, en el edificio analizado, evitaría la emisión de 4100 tCO2 a la atmósfera con un incremento del presupuesto del 2%.

En la tercera parte del estudio, se ha llevado a cabo una evaluación de la demanda energética y la variación del valor de IEE en viviendas, llevando a cabo una conversión de su tipología y mediante la modificación de la composición de las fachadas, el tipo de aislamiento utilizado, la tipología de cubierta y los marcos de las ventanas. Se han definido un total de 98 subescenarios que han sido evaluados y comparados. Entre los resultados obtenidos, se ha observado que la sustitución de los marcos de madera por marcos de aluminio lacado provoca incrementos en el consumo de calefacción para un tiempo de vida de 50 años y un incremento de la energía cautiva hasta 4 veces mayor. La última parte del trabajo se presenta como un complemento al análisis llevado a cabo en viviendas. En esta parte, se ha realizado una caracterización de puentes térmicos presentes en las viviendas evaluadas, y se han analizado las variaciones de los valores de demanda energética observados al incorporar en la Herramienta Unificada LIDER-CALENER, los valores de transmitancia térmica lineal calculados con THERM.

[cat] El objectius de reducció de les emissions de gasos d’efecte hivernacle, en el context del Protocol de Kioto, han provocat l’aparició de reglamentacions d’obligat compliment dins del sector de l’edificació. Una selecció dels materials de construcció, des del punt de vista de la seva energia embeguda i del cicle de vida de l’edifici, permetrien reduir els impactes mediambientals associats als edificis. En aquest estudi, s’ha dut a terme un anàlisi de l’energia consumida i de les emissions de CO2 en el cicle de vida d’edificis del sector terciari i residencial de les Illes Balears.

En la primera part de l’estudi, s’han analizat les emissions de CO2 al llarg del cicle de vida d’una sèrie d’edificis hotelers. En aquest anàlisi, s’ha observat que les emissions de CO2 de la fase d’utilització suposen entre el 80% y el 90% de les emissions totals al llarg del seu cicle de vida. A més, s’ha observat, que les emissions de CO2 associades als materials en la fase de construcció suposen entre el 87% y el 98% de les emissions en aquesta fase del cicle de vida, essent el tant per cent restant el corresponent als processos de construcció de l’edifici. L’estudi s’ha complementat amb una estimació del factor d’emissió de CO2 associat a la generació elèctrica a Balears i s’ha observat que el seu valor és molt superior al corresponent a la generació elèctrica peninsular, i que la seva variació temporal en un període de 15 anys és menyspreable.

En la segona part de l’estudi, s’ha analitzat la fase de construcció d’un edifici educacional de grans dimensions. En aquesta part de l’anàlisi, s’ha observat que la energia embeguda inicial (IEE) i les emissions de CO2 (IECO2) associades als forjats estructurals de formigó armat són 2,7 y 3,3 vegades majors que les corresponents a forjats de fusta amb les mateixes característiques estructurals. A més, s’ha fet una proposta d’escenaris de reducció. Entre els escenaris avaluats, s’ha observat que la substitució dels forjats de formigó per forjats estructurals de fusta, juntament amb la substitució del paviment de terratzo per un paviment de linòleum i la substitució dels marcs d’alumini anoditzat per marcs de fusta, a l’edifici analitzat, evitaria l’emissió de 4100 tCO2 a l’atmosfera amb un increment del presupost del 2%.

En la tercera part de l’estudi, s’ha dut a terme una avaluació de la demanda energètica i la variació del valor de IEE a habitatges. S’ha considerat una conversió de la seva tipologia i la modificació de la composició de les façanes, el tipus d’aïllament emprat, la tipologia de cobertes i els marcs de les finestres. S’han definit un total de 98 subescenaris que han estat avaluats i comparats. Entre els resultats obtinguts, s’ha observat que la substitució dels marcs de fusta per marcs d’alumini lacat provoca increments en el consum de calefacció, per un temps de vida de 50 anys, i un increment de l’energia embeguda fins a 4 vegades major. La darrera part del treball, es presenta com a complement de l’anàlisi dut a terme en habitatges. En aquesta part, s’ha realitzat una caracterització de ponts tèrmics dels habitatges avaluats i s’han analitzat les variacions de la demanda energètica en utilitzar els valors obtinguts amb l’eina THERM, dins de l’Eina Unificada LIDER-CALENER feta servir per a les simulacions.

[eng] The reduction of greenhouse gas emissions, in the framework of the Kyoto Protocol, has led to the emergence of regulations to be applied in the building sector. The selection of construction materials from a life cycle perspective and taking into account their embodied energy, would reduce the environmental impacts associated with buildings. In this study, an assessment of the energy consumption and the CO2 emissions during the life cycle of residential and tertiary buildings in the Balearic Islands, was carried out.

In the first part of the study, CO2 emissions were assessed throughout the life cycle of a sample of hotel buildings. In this evaluation, it was observed that the CO2 emissions from the operational phase represented between 80% and 90% of the total emissions throughout the entire buildings lifecycle. Moreover, it was observed that the embodied CO2 emissions represented between 87% and 98% of the emissions obtained for the construction phase, being the remaining percentage for the construction processes. The study was supplemented by an estimation of the CO2 emissions factor associated with electricity generation in the Balearic Islands, which showed a scarce variation over a period of time of 15 years.

In the second part of the study, the construction phase of a large educational building was assessed. In this analysis, it was observed that the initial embodied energy and CO2 emission values for structural timber floors were 2,7 and 3,3 times lower than those for reinforced concrete floors. In this part of the assessment, a proposal of scenarios was made, and it was observed that replacement of structural concrete floors by timber floors, together with replacement of terrazzo flooring by linoleum and replacement of anodized aluminium frames by pine wood frames, avoided the emission of 4100 tCO2 to the atmosphere, with a budget increase near 2%.

In the third part of the study, an assessment of embodied and thermal energy demands was carried out in dwellings. In this analysis, 92 sub-scenarios were proposed taking into consideration the building typology and different facades, roofing systems and window frames. The results showed that the replacement of wooden frames by lacquered aluminium ones caused increases of heating consumption and increases of the embodied energy 4 times greater. The fourth part of the study is presented as a supplement to the analysis carried out in dwellings. In this part, a characterization of thermal bridges and the variations of thermal energy demand values were assessed, taking into account the linear thermal transmittance values obtained with THERM and those included in the Unified Tool LIDER-CALENER, used for the assessment.