Resumen de Contribuciones desde la arquitectura y la ingeniería a los edificios de energía minera

Sergio Jesús Gómez Melgar

• español

  En el capítulo 1 de esta tesis doctoral planteamos una visión general de la tesis doctoral, destacando las innovaciones, las aportaciones científicas y la transferencia de resultados de investigación llevada a cabo hasta la fecha de su depósito. En el capítulo 2 de esta tesis doctoral realizamos una revisión exhaustiva sobre el estado del arte en materia de conocimiento científico y regulatorio en relación con la eficiencia energética de los edificios. Este capítulo termina con un apartado dedicado al concepto de MEB, donde se aporta una propuesta de definición de nZEB en España. El capítulo 3 de esta tesis doctoral: Cálculo de la difusividad térmica del terreno mediante la medida directa de su temperatura. Aplicación a los sistemas de geotermia de muy baja entalpía, viene a realizar una aportación para la incorporación de esta forma de energía renovable a edificios MEB en clima subtropical. En él se desarrolla una metodología científica para el cálculo exacto de la difusividad térmica de un terreno; de forma sencilla y, sobre todo, económica. Para ello, utilizando los ensayos de geotecnia exigidos por la normativa de seguridad estructural, medimos la temperatura del terreno a la profundidad donde va a ser instalada el sistema geotérmico de muy baja entalpía (VLEGE). Esta medida, realizada mediante una sonda experimental desarrollada por el equipo de investigación, permite calcular mediante un desarrollo analítico la difusividad térmica del terreno, que constituye el parámetro fundamental para el diseño y dimensionado de la VLEGE. El capítulo 4 de este trabajo: Medida simple, rápida y de bajo coste de la transmitancia térmica en la edificación, pretende conseguir edificios MEB a través de la mejora de la capacidad de aislamiento de un envolvente. En él se desarrolla un sistema de medida rápido, barato y fácil de usar, que permite tomar al mismo tiempo múltiples medidas en un mismo edificio, o incluso en edificios colindantes, cuando se trate de la rehabilitación energética de una manzana o de un barrio completo. Para ello se ha desarrollado un sistema que, al contrario de lo que se hace actualmente, no precisa medir difusividad del calor como tal en el envolvente del edificio, sino sólo obtener medidas de temperatura que, a través de la ecuación diferencial de Fourier, conocida en algunos ámbitos como Ley de enfriamiento de Newton, nos da el valor de la transmitancia térmica (U-Value) de la envolvente. El capítulo 5 de esta tesis doctoral: uhuZEB: Metodología de diseño, construcción y operación de edificios de consumo de energía mínimo en clima subtropical, viene a realizar una aportación metodológica fundamental para la integración operativa de las distintas fases de desarrollo de un MEB en clima subtropical. Estas distintas fases incluyen la negociación, el diseño arquitectónico, la ingeniería de instalaciones, la gestión de la construcción y la fase de operación y mantenimiento del MEB. Una herramienta clave para la implementación de esta metodología es el modelo de información del edificio (BIM), con un nivel de desarrollo (LOD) específico de cada fase. Al final de este capítulo se incorpora un caso experimental real para la validación paso a paso de una metodología desarrollada. Se trata de una vivienda unifamiliar aislada en clima subtropical denominada Casa Zaranda. En ella se demuestra, de manera pormenorizada, la validez de la metodología propuesta para el para el diseño de los edificios MEB en clima subtropical. El capítulo 6 de esta tesis docotral: Rehabilitación energética a escala territorial, se trata de una investigación completa y auto contenida sobre las contribuciones realizadas a la rehabilitación energética a escala de barrio, para la mejora significativa de la eficiencia energética en una regio de clima subtropical en Andalucía. Si bien en el capítulo 5 se experimentó con una vivienda unifamiliar de nueva construcción, lo que permitió poner en valor la metodología desarrollada aplicada a obra nueva, esté capítulo 6 constituye una segunda y más amplia prueba experimental aplicada a la rehabilitación energética de viviendas sociales en las ocho capitales de la Comunidad Autónoma de Andalucía. Finalmente, en el capítulo 7 de esta tesis doctoral resumimos las principales conclusiones y los desarrollos futuros que se derivan del trabajo de investigación realizado, con incidencia en las nuevas líneas de investigación que abren en el campo de la eficiencia energética de edificios.

• English

  In chapter 1 of this doctoral thesis we present an overview of the thesis, highlighting the innovations, the scientific contributions and the research transfer results carried out until the date of its deposit In Chapter 2 of this doctoral thesis we conducted a comprehensive review of the state of the art in scientific and regulatory knowledge regarding the energy efficiency of buildings. This chapter finish with a section devoted to the MEB concept, where a proposal for the nZEB Spain's definition is provided. Chapter 3: Ground thermal diffusivity calculation by direct soil temperature measurement. Application to very low enthalpy geothermal energy systems, comes to make a contribution for the incorporation of this kind of renewable energy to MEB buildings in subtropical climate. It develops a scientific methodology for the exact calculation of the thermal diffusivity of a soil. In a simple and, over all, economic way. To do this, using the geotechnical tests compulsory in the structural safety regulations, we measure the temperature of the soil to the depth where the very low enthalpy geothermal system (VLEGE) is going to be installed. This measure, carried out by an experimental probe developed y the research team, allows the thermal diffusivity of the terrain to be calculated through an analytical development, which is the fundamental parameter for the design and dimensioning of the VLEGE. Chapter 4: Simple, quick and low-cost measurement of thermal transmittance in buildings, aims to achieve MEB buildings by improving the insulation capacity of its envelope. It develops a quick, inexpensive and easy to use measuring system that allows multiple measurements to be taken at the same time in a single building or even in adjoining buildings when it comes to the energy retrofitting of an quartier or a complete neighborhood. A system has been developed that, contrary to what is done today, does not need to measure heat diffusivity in the building envelope. It only needs to obtain temperature measurements that, using the Fourier differential equation, known in some areas such as Newton's cooling law, gives us the value of the thermal transmittance (U-Value) of the envelope. Chapter 5: uhuMEB: Methodology of design, construction and operation of minimum energy consumption buildings in subtropical climate, is making a fundamental methodological contribution for the operational integration of the different phases of development of an MEB in subtropical climate. These different phases include negotiation, architectural design, facility engineering, construction management and the operation and maintenance phase of the MEB. A key tool for the implementation of this methodology is the building information model (BIM), with a specific level of development (LOD) for each phase. At the end of the chapter, a real experimental case is shown for the step-by-step validation of the methodology. It is a detached house in a subtropical climate called Casa Zaranda. Chapter 6: Energy retrofitting at territorial level, this is a complete and self-contained research on the contributions made to energy retrofitting at neighborhood level, for the significant improvement of energy efficiency in a subtropical climate region of Andalucía. Although in Chapter 5 it was experimented with a newly built single family dwelling, which allowed to put in value the developed methodology applied to new work, this chapter 6 constitutes a second and more extensive experimental test, applied to the energetic retrofitting of social housing in the eight main cities of Andalusian region. Finally, in chapter 7 of this thesis, we summarize the main conclusions and the future developments that derive from the research work carried out, focusing in the new research lines that are opened in the field of energy efficiency in buildings.