Directrices energéticas integrales en edificios de oficinas transparentes (TOBEE)

Abstract

The main objective of this Thesis is to determine the behaviour, the energetic and economic feasibility, and the comfort conditions in office buildings, specifically for solutions with high proportions of glazing on facades and for Mediterranean climate. Ultimately, it is to contribute to the reduction of energy consumption of buildings for tertiary use offices, providing clear guidelines for the different actors involved in the life cycle of buildings, especially the owners, designers and the competent authorities in drafting specific sector regulations. Similarly to what happens in other latitudes, the office buildings is the second use in constructed area, and it is up an average energy intensity significantly above the residential sector. The sector is characterized by a business model of continuity between actors, which in recent years has begun to assess the environmental vector significantly in the new constructions. Yet all this clashes with a reality characterized by an out-dated building stock, and a profound lack of knowledge related to the energy, economy and comfort conditions which difficult to reverse the current situation. This is more relevant in a context in which, for various reasons, in recent decades has dominated the construction of glazing office buildings. This Thesis aims to overcome this ignorance with tools to assess, in a comparative way, some of the most common office building solutions, and determine the key elements that determine the energy bill of those constructions. Thus, in regulation conditions and Mediterranean climate, office buildings with heavy structural solutions and more opaque facades result in lower consumption of primary energy and costs, both in investment and in life cycle, lower than for cases of lighter structures with larger proportion of glazing in facades, which derives extra difficulties to achieves de desired comfort conditions. Although notes the existence of some transparent designs (operated double skin) getting equivalent energy demands to those of opaque solutions, this is at the expense of a higher investment and operational life costs. These guidelines are valid even for improved scenarios in which, despite reducing the energy demand, the results become proportional to the different construction solutions. Thus, considering that the different limits designed for the scenario¿s analysis of the Thesis tend to narrow these guidelines, it's concluded that the transparent office buildings are inefficient, both energy and economically. Although the aim of the thesis is demonstrative for the different actors, and therefore the display formats of results are considered for easily understanding, the procedure developed highlights the relevance of the field data and the potential of using coupled simulation tools. The current behaviour of this type of construction sheds consumption clearly superior to those associated with their regulations conditions of use, so the sensitivity analysis of these factors are believed important in the design of buildings for this purpose (more on solutions deeply susceptible to the environment, such as the glazed facades). For its part, the coupled use of dynamic simulation tools allows the observation of phenomena that affect comfort, thermal but especially luminous. Although the results obtained are specific guidelines for office buildings in a Mediterranean environment, the same trends have been observed elsewhere (as in Madrid, through a broader PhD own subsequent study, http://Aiguasol.coop/2014/02/17/project-tobeem/). Improve the performance of office buildings depends on the different actors involved in its life cycle. In the first instance, of the competent authority, but also of the owners and promoters, of the designers and of the end users. All this is more feasible in more opaque buildings with higher inertia.

El objetivo principal de la presente Tesis es determinar el comportamiento y la viabilidad energética, económica y de confort en edificios de oficinas, específicamente para soluciones con elevadas proporciones de hueco en piel y en clima Mediterráneo. Se pretende, en última instancia, contribuir a la reducción del consumo energético de los edificios de uso terciario oficinas, ofreciendo directrices claras para los distintos actores que participan en el ciclo de vida de los edificios, en especial los propietarios, los proyectistas y las autoridades competentes en la redacción de normativas específicas del sector. El sector de los edificios de oficinas representa el segundo uso en superficie construida, y le corresponde una intensidad energética promedio significativamente superior al sector residencial. El sector se caracteriza por un modelo de negocio de continuidad entre actores. Sin embargo todo lo anterior choca con una realidad caracterizada por un parque edificatorio obsoleto, y un desconocimiento profundo del comportamiento energético, económico y de condiciones de confort. Esto es más relevante en un contexto en que en los últimos lustros ha predominado la construcción de edificios de oficinas de elevadas proporciones de hueco en fachada. Esta Tesis pretende paliar este desconocimiento con herramientas que permiten valorar algunas de las soluciones constructivas más comunes del sector, y determinar los elementos clave que condicionan la factura energética de los edificios. Así, en condiciones consideradas de carácter normativo y en clima Mediterráneo, los edificios de oficinas con soluciones estructuralmente pesadas y fachadas más opacas resultan en consumos de energía primaria más reducidos y costes, tanto en inversión como en vida útil, inferiores respecto a casos de estructuras más ligeras y mayor proporción de huecos en fachadas, bajo unas condiciones de confort más difíciles de alcanzar en estos últimos. Aunque se constata la existencia de algunos diseños transparentes (doble piel operada) que consiguen unas demandas energéticas equivalentes a las de las soluciones opacas, esto es a costa de unas inversiones y costes de vida útil mayores. Estas directrices se mantienen aún cuando se plantean escenarios de mejora que, a pesar de reducir la demanda energética, lo hacen de forma proporcional a las distintas soluciones constructivas. De esta forma, y considerando que los distintos límites impuestos en el análisis de escenarios de la Tesis tienden a acotar estas directrices observadas, se concluye que los edificios de oficinas transparentes son ineficientes, tanto energética como económicamente. Aunque la finalidad de la Tesis es demostrativa para los distintos actores, y por ello se muestran formatos de visualización de resultados de fácil comprensión, en el procedimiento desarrollado destaca la relevancia de los datos de campo y el potencial del uso de herramientas de simulación acopladas. El comportamiento real de este tipo de construcciones arroja consumos claramente superiores a los asociados a sus condiciones de uso normativas, por lo que se cree relevante el análisis de sensibilidad de estos condicionantes en el diseño de edificios de este uso (más en las soluciones más susceptibles al entorno, como las de elevada proporción de huecos). Por su parte, el uso acoplado de herramientas de simulación dinámica permite la constatación de fenómenos que afectan al confort, térmico pero sobre todo lumínico, de estas soluciones. Aunque los resultados y las directrices obtenidas son específicas para edificios de oficinas en un entorno Mediterráneo, se han observado las mismas tendencias en otras latitudes (como en Madrid, a través de un estudio posterior más amplio del propio Doctorando, http://aiguasol.coop/2014/02/17/proyecto-tobeem/). Mejorar el comportamiento de los edificios de oficinas depende de los distintos actores involucrados en su ciclo de vida. Ello resulta más viable en edificios con menor proporción de hueco.