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Edificios autónomos

Las tendencias actuales sobre edificios sostenibles apuntan hacia la eficiencia energética, la cordialidad con el ambiente y el aprovechamiento de las fuentes de energía renovable. Existen estándares que certifican aquéllos que cumplen con tales especificaciones. Un nuevo tipo de edificaciones va un paso más adelante.

Las tendencias actuales sobre edificios sostenibles apuntan hacia la eficiencia energética, la cordialidad con el ambiente y el aprovechamiento de las fuentes de energía renovable. Existen estándares que certifican aquéllos que cumplen con tales especificaciones. Un nuevo tipo de edificaciones va un paso más adelante.

Por Christopher M. García

En todas las ciudades del planeta, los edificios de gran tamaño, pertenecientes a las industrias, son los que consumen mayor cantidad de energía, ya sea debido a sus dimensiones, al tipo de sistemas que emplean o a las condiciones en que se encuentran sus instalaciones. Mucho se ha investigado e implementado para acabar con los consumos excesivos, sin que las acciones impliquen costos mayores para los dueños de las edificaciones.

En cuestiones de aire acondicionado, se han establecido metodologías para diseñar de la mejor forma y elegir los equipos de ventilación y climatización más apropiados. Se han quedado atrás los diseños que responden al precio del equipo, lo cual resultó ser más costoso a largo plazo, para dar entrada a la selección de equipos eficientes.

La utilización de sistemas de control y monitoreo de equipos también se ha erigido como una estrategia sumamente rentable para disminuir el consumo energético y elevar el desempeño de los edificios.

Con miras hacia el ahorro de energía y hacia la eliminación de la dependencia de los combustibles fósiles (los cuales, además de ser muy costosos, liberan una cantidad exorbitante de gases de efecto invernadero), se ha vuelto cada vez más importante emplear energías renovables, incluso para el autoconsumo.

Los edificios de energía cero (ZEB, por sus siglas en inglés), una nueva generación de construcciones que ha ganado terreno en EUA, son aquéllos que no utilizan a lo largo del año más energía de la que obtienen en sitio de fuentes renovables. Puede parecer irreal una edificación de este tipo, pero su proliferación y promesa de ahorro la han hecho cada vez más popular.

Una de sus limitaciones principales es que aún son de tamaño reducido. Pero las estrategias y tecnología que emplean les dan un grado alto de asequibilidad. Hasta la fecha, estos edificios utilizan paneles fotovoltaicos para obtener su energía renovable en sitio. Los primeros ejemplos los constituyen edificios académicos o los centros ambientales: edificios muestra con un número bajo de residentes. En años más recientes, las torres de oficinas, escuelas primarias y secundarias, y uniones crediticias; edificios que presentan grandes cantidades de población promedio o edificios típicos se han sumado a la lista. Esta tendencia sigue en pie, y los ZEB se están volviendo más grandes y complejos.

Los ZEB se construyen a base de tecnología ya existente. Un enfoque de diseño integral, con especial atención en el emplazamiento y la disposición del espacio, exteriores, sistemas mecánicos y eléctricos, es crucial para alcanzar los niveles más altos de eficiencia energética. Los sistemas experimentales o únicos se utilizan con poca frecuencia para lograr las metas del rango cero; pero el surgimiento de nuevas tecnologías es un factor para la expansión de otros tipos de edificaciones.

Si el mercado de los grandes edificios continúa con una tendencia hacia los ZEB, minimizar las cargas de los equipos, así como las cargas no reguladas, se vuelve una prioridad. Aunque existen algunos ejemplos que muestran incrementos en los costes en los edificios de energía cero, se encuentra que, en general, este tipo de desarrollos arroja un incremento en los costos menor que lo previsto en los modelos, quizás debido al intercambio de características en el diseño y el proceso de construcción. Dichos costos oscilan entre cero y 10 por ciento.

Los edificios de energía cero se especifican ampliamente dentro de las políticas públicas y de edificios verdes. Debido a que los edificios consumen 40 por ciento del total de energía, es claro el potencial para reducir significativamente la contaminación en este sector, así como las posibilidades de alcanzar la eficiencia e independencia energética. El concepto ZEB brinda un enfoque efectivo para un sendero que traslada los edificios comerciales de las prácticas estándares actuales de diseño, hacia una profunda eficiencia energética y hacia el paso final, donde se añaden abastecimientos de energía renovables en sitio para cumplir con las demandas energéticas. Los casos documentados que han alcanzado la energía cero, aunque son escasos, están a la alza, y muchos otros proyectos se encuentran en proceso de perfeccionamiento.

Este tipo de desarrollos toma como base un límite de energía promedio, el cual debe obtenerse de las fuentes renovables instaladas en ellos. La intensidad de energía utilizada (EUI, por sus siglas en inglés) nacional, de todos los edificios comerciales de EUA, es de 93 kBtu/ft2. Los edificios que registran el menor grado de eficiencia muestran un EUI de 35 kBtu/ft2, mientras que los más eficientes emplearon menos del 10 por ciento del promedio nacional. Aunque parezca un tanto ambicioso hablar del tema a escala nacional, están surgiendo ejemplos que logran dichos niveles superiores de eficiencia energética. La difusión de los resultados obtenidos, en conjunción con avances continuos en el diseño de alta eficiencia, códigos y estándares energéticos, puede ayudar a allanar el camino.

Aunque el lugar, las limitaciones de espacio y la actividad de las edificaciones no siempre se adecuan para lograr los objetivos, las enseñanzas de los complejos en un sólo sitio brindan información para lograr las metas de energía cero a escala distrital o regional. Incluso, los ZEB se han desarrollado con éxito en prácticamente todas las zonas climáticas, punto que no puede pasarse por alto cuando se diseña un edifico sostenible.

Por otro lado, debido a las tendencias de ahorro y consciencia ambiental, muchos edificios que aún no se consideran dentro de la categoría ZEB cuentan con la mayoría de las características necesarias para alcanzar el rango. A dichos edificios se les denomina “con potencial de energía cero” (ZEC, por sus siglas en inglés). Este grupo incluye a los edificios que cuentan con un consumo de energía documentado lo suficientemente bajo para alcanzar el grado cero mediante la integración de generación de energía en sitio. El incremento en los costos del edificio se concibe en dos áreas específicas: medidas de eficiencia empleadas para reducir el consumo total de energía y la utilización de paneles fotovoltaicos (en la actualidad, la opción casi universal para la generación en sitio).

El potencial de energía cero se basa en la energía total utilizada en un edificio, incluyendo fuentes renovables en sitio y adquiridas. En general, para identificar las edificaciones con energía cero, se establece el rango de 25 a 30 kBtu/ft2, como promedio máximo, desde el punto de vista de la energía fotovoltaica.

Que un edificio con potencial de energía cero alcance el rango promedio, dependerá de la habilidad de los proyectistas de contar con el asesoramiento adecuado para dar el paso decisivo; es decir, la instalación de paneles fotovoltaicos en los espacios adecuados, la existencia de radiación solar abundante en el lugar donde se ubica el edificio y tomar en cuenta los aspectos financieros.

Las principales características de los edificios de energía cero son las siguientes, aunque algunas edificaciones emplean estrategias distintas:

  • Incorporación de luz natural
  • Iluminación de alta eficiencia (lo que incluye controles de iluminación basados en los ocupantes de un recinto o lámparas de alta eficiencia)
  • Uso de envolvente de alto desempeño, con mayor aislamiento y acristalamiento bien aislado
  • Utilización de ventilación natural
  • Diseño integral de los sistemas del edificio
  • Sistemas de ventilación y aire acondicionado de alto rendimiento, con recuperadores de calor
  • Techos fríos
  • Sistemas de calefacción y enfriamiento radiantes
  • Bombas de calor geotérmicas
  • Ventilación bajo piso

Como en el caso de los edificios que cuentan con certificación LEED, los ZEB deben contar con un diseño previo que contemple todos los aspectos primordiales para lograr que el complejo obtenga su abasto independiente de energía. Si se consigue, los beneficios que el usuario observará son muchos.

El primer beneficio sería la eliminación del pago por el suministro eléctrico, pues la generación in situ suprimiría la necesidad de conectarse a la red nacional de electricidad. Eliminada la conexión a la red, las multas por consumo excesivo desaparecerían, dado que la energía generada es propia.

Por otro lado, las fallas, descargas y apagones podrían resolverse con mayor rapidez, sin depender de la respuesta de la compañía suministradora. Muchos de los corporativos que desarrollan edificios de gran altura, tienden a instalar centrales eléctricas de reserva para que entren en funcionamiento en caso de falla. Al contar con el suministro a la mano y el sistema fuente cercano al sitio de consumo, los desperfectos pueden repararse con velocidad si se cuenta con personal capacitado.

Desde luego, el factor ambiental está contemplado desde la instalación de paneles fotovoltaicos. La energía solar es una de las más eficientes y amables con el ambiente en la actualidad, además de que los sistemas que se desarrollan en esta área cada vez son más innovadores, lo que puede constituir un plus para el edificio.

Con consumo controlado, monitoreado; esquemas de ahorro eficaces y eficientes; tecnología de vanguardia en generación de energía por fuentes renovables; un diseño HVAC funcional y con ahorros cuantificables, y la autonomía energética que se requiere, los ZEB alzan la mano como los desarrollos más adecuados en la actualidad.

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