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III EUROPEAN CONFERENCE ON ENERGY EFFICIENCY AND SUSTAINABILITY IN ARCHITECTURE AND PLANNING

Arquitectura y Crisis Donostia-San Sebastiรกn 2 - 4 julio 2012

proceedings


III EUROPEAN CONFERENCE ON ENERGY EFFICIENCY AND SUSTAINABILITY IN ARCHITECTURE AND PLANNING III CONGRESO EUROPEO SOBRE EFICIENCIA ENERGÉTICA Y SOSTENIBILIDAD EN LA ARQUITECTURA Y EL URBANISMO XXXI Cursos de Verano / XXXI. Uda Ikastaroak XXIV Cursos europeos / XXIV. Europar Ikastaroak Donostia-San Sebastián 2, 3, 4 July 2012

EDITOR Departamento de Arquitectura / Arkitektura Saila Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea DIRECCIÓN DE LA EDICIÓN Rufino J. Hernández Minguillón Grupo de Investigación “calidad de vida en arquitectuira. caviar” COORDINACIÓN Víctor Araújo Corral Raffaelina Loi TRADUCCIÓN Endika Ampudia Gamero Raffaelina Loi Eneritz Trigueros Amantegi DISEÑO Y MAQUETACIÓN Víctor Araújo Corral IMPRESIÓN Michelena Artes Gráficas DEPÓSITO LEGAL SS-1049-2012 ISBN 978-84-615-9278-4 © de la edición, Departamento de Arquitectura/Arkitektura, Saila UPV/EHU © de los textos, sus autores


III EUROPEAN CONFERENCE ON ENERGY EFFICIENCY AND SUSTAINABILITY IN ARCHITECTURE AND PLANNING “Arquitectura y Crisis”

proceedings


DIRECTOR DIRECTOR

COMITÉ CIENTÍFICO SCEINTIFIC COMMITTEE

Rufino J. Hernández Minguillón Doctor Arquitecto

Servando Álvarez Universidad de Sevilla

Escuela Técnica Superior de Arquitectura de San Sebastián

Fernando Bajo UPV/EHU

Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea

Eduardo de Oliveira Universidade de Porto. Agencia de Energía de Porto Víctor Echarri Universidad de Alicante

COMITÉ TÉCNICO TECHNICAL COMMITTEE Raffaelina Loi Investigadora grupo caviar UPV/EHU Victor Araujo Investigador grupo caviar UPV/EHU

Helena Granados Arquitecta Agustín Hernández Universidad Politécnica de Madrid Rufino J. Hernández UPV/EHU Jose María Sala UPV/EHU Matheos Santamouris Universidad de Atenas

www.ehu.es/caviar www.eesap.org

UPV/EHU

Alvaro Soto Universidad Politécnica de Madrid Isabela Velazquez Arquitecta

caviar calidad de vida en arquitectura quality of life in architecture

ARKITEKTURA SAILA DEPARTAMENTO DE ARQUITECTURA


índice index

conferenciantes invitados invited speakers 9 Helena Granados Incorporación de criterios de eficiencia energética en el urbanismo, análisis de la ciudad existente y propuesta de nuevos modelos 17 Mercé Griera I Fisa TIC para la Eficiencia Energética – Estrategia de la UE y Apoyo a la Investigación 21

Rufino J. Hernández El difícil camino hacia la sostenibilidad. Un edificio y un territorio

27 Marco Sala Habitar Mediterráneo. Innovación sostenible del estilo de vida mediterráneo

comunicaciones papers 33 Xabier Barrutieta Basurko Orona IDeO – innovation city 41 Montserrat Bosch González Eficiencia energética y reducción de consumos en edificios universitarios. El caso de la Universidad Politécnica de Catalunya (UPC) 49 Luca Brunelli La ciudad de los ancianos. La mejora de la autonomía personal a través de la adaptación del medio urbano 57 Alvaro Campos Celador Viabilidad de la cogeneración en la residencia de estudiantes Alfonso VIII de la Universidad de Valladolid 65 Gonzalo Diarce Belloso Evaluación experimental de fachadas ventiladas activas con Materiales de Cambio de Fase 73 Jose Manuel Gómez Soberón Evaluación de residuos como criterio comparativo de materiales para edificación


81 Jose Luis González Moreno-Navarro ¿Eficiencia energética vs patrimonio arquitectónico? El caso del Pabellón de Sant Manuel del Hospital de Sant Pau de Barcelona 89 Jose Luis González Moreno-Navarro Eficiencia energética en edificios patrimoniales: análisis y monitorización de tres casos 97 Iker González Pino Instalación experimental de ensayos de equipos energéticos para edificios 107 Olatz Irulegi Garmendia Fachadas Ventiladas Activas – FVA- para reducir la demanda de refrigeración en edificios de oficinas. El caso de España 115 Jose Miguel Martinez Rico Diseño de herramientas de evaluación del factor solar del metal expandido 125 Sofia Melero Herramienta de análisis del grado de industrialización de sistemas constructivos industrializados como medio hacia la sostenibilidad en la arquitectura actual 133 Iñaki Mendizabal Miguelez Redes Energéticas 2.0 141 Xabat Oregi Isasi Nueva visión para la mejora de la eficiencia energética de edificios residenciales en zonas urbanas existentes 149 Claudia Pennese Identificación y diagnostico de las áreas con necesidades de regeneración urbana integral. Reflexiones sobre la metodología basada en al análisis estadístico de la OCDE 161 Claudia Pennese Regeneración urbana participativa. Experiencia que incorpora la participación ciudadana en el proceso de diseño a escala de barrio 169 Oriol Pons Valladares Evaluación de la sostenibilidad del proyecto y construcción de edificios escolares en Cataluña 177 Raquel Rodriguez Alonso La construcción del espacio litoral. Una aproximación desde el marco legal 187 Lizeth Sánchez-Balbás Marco general de criterios para una iluminación urbana eficiente 195 Mª Carmen Sánchez-Guevara Metodología para la evaluación energética y la detección de áreas prioritarias de intervención dentro de barrios de viviendas 203 Luís Torres Cardona Ascensores y tecnologías de la información; oportunidades y desafíos para la eficiencia energética

posters pósters 213 José María Hernández Arquitectura y lenguajes fílmicos. La concepción humana de la ciudad 214 Moisés Odriozola Análisis de la calidad de aire interior en función del sistema de ventilación y el nivel de estanqueidad de la vivienda 215 Jon Terés El análisis exergético como método de evaluación de rehabilitación energética


invited speakers conferenciantes invitados


Helena Granados Menéndez Arquitecta

Incorporación de criterios de eficiencia energética en el urbanismo, análisis de la ciudad existente y propuesta de nuevos modelos Incorporation of energy efficiency criteria in urban planning, analysis of the existing cities and new models’ proposal

ARCHITECTURE AND CRISIS

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Artículo 47 de la Constitución Española de 1978.

Article 47th of the Spanish Constitution of 1978.

“Todos los españoles tienen derecho a disfrutar de una vivienda digna y adecuada. Los poderes públicos promoverán las condiciones necesarias y establecerán las normas pertinentes para hacer efectivo este derecho, regulando la utilización del suelo de acuerdo con el interés general para impedir la especulación.

“All Spanish people have the right to enjoy decent and adequate housing. The public authorities shall promote the necessary conditions and establish appropriate standards to make this right effective, regulating land use in accordance with the public interest to prevent speculation.

La comunidad participará en las plusvalías que genere la acción urbanística de los entes públicos”

The community will benefit of surplus values generated by town-planning public services.”

Problemática energética y medioambiental en el ámbito urbano

Energy and environmental problems in urban areas

La energía es uno de los factores más determinantes para el desarrollo de la ciudad como espacio de habitación, actividad y relación. El ser humano requiere de unas determinadas condiciones de confort higrotérmico para cada actividad, mientras la ciudad genera consumos energéticos para su funcionamiento vinculados a los flujos de recursos y residuos en el interior de la misma y dependientes a su vez del tipo y grado de conexión con otros ecosistemas naturales o artificiales.

Energy is one of the most important factors for the development of the city as living, activity and relationship space. The human being requires a certain hydrothermal comfort conditions for each activity, while the city consumes energy for operations linked with the resource’s flows and waste’s flows inside the city and dependent on the type and degree of connections with other natural or artificial ecosystems.

A escala mundial, la edificación es responsable de un alto porcentaje del consumo de energía, mientras la población va desplazándose paulatinamente a las grandes aglomeraciones urbanas tanto en los países industrializados como en aquellos con economías en desarrollo; en Europa, se estima que el 80% de sus habitantes viven en entornos urbanos, asociándose a la edificación el 40% del consumo de la energía total en el continente. Si se valoran además los costes energéticos asociados a la industria afín y a las infraestructuras urbanas y viarias, este porcentaje es aún mayor. Resulta, sin embargo, muy escasa en el momento actual la incidencia de estrategias de eficiencia energética aplicadas en el entorno urbano a una escala superior a la del edificio, en contraposición a una tradición olvidada y correspondiente a civilizaciones con menor acceso a las fuentes de energía o que ya se enfrentaron, en su día, a crisis energéticas. El modelo espacial generado y soportado por el transporte (privado y colectivo, con predominio del primero frente al segundo) es un tejido con características fuertemente marcadas tanto de especialización social como funcional del territorio: grandes áreas comerciales, ciudades-dormitorio ligadas al núcleo urbano central por redes viarias, zonas industriales, áreas terciarias de oficinas, etc. Debe, además, valorarse la importancia que reviste en el funcionamiento de la ciudad la transformación paulatina de usos que se produce en el tejido urbano consolidado: las áreas centrales de la ciudad evolucionan desde un uso original residencial al de servicios, mientras que el tejido industrial obsoleto situado en las proximidades de áreas centrales se demuele o transforma para usos residenciales o de servicios. 10

Globally, the construction is responsible for a high percentage of energy consumption, while the population is shifting gradually to the large urban agglomerations in both industrialized countries and those with developing economies. In Europe, it is estimated that 80% of its inhabitants live in urban settings, and edification is associated with the 40% of total energy consumption on the continent. Furthermore, if energy costs associated with the industry related to urban and road infrastructures is valued, this percentage is even higher. However, at the present time the impact of energy efficiency strategies implemented in the urban environment is limited to building scale, opposed to a forgotten tradition and opposed to civilizations with less access to energy sources or the ones that had already faced energy crises. The spatial model generated and supported by transport (private and collective, with a predominance of first versus second) is an urban fabric with strongly marked features of both social and functional specialization of the territory: large commercial areas, dormitory-suburb linked to the city center by road networks, industrial areas, office areas,.. Moreover, it must be evaluated the importance of the uses’ gradual transformation that occurs in the consolidated urban fabric and how it coats in the operation of the city: central areas of the city evolve from an original residential use to services, while the obsolete industrial structures located near central areas are demolished or converted into residential or service use zones. On the economic scope, the problems of the current city are associated with unbridled growth based on land use as a system of surplus production. The current model, on which stands the city of the crisis, stems from the indiscriminate growth of the number

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En el ámbito económico, la problemática de la ciudad actual está asociada a un crecimiento desaforado basado en el uso de suelo como sistema de producción de plusvalía. El modelo actual sobre el que se sostiene la ciudad de la crisis proviene del crecimiento indiscriminado del número de espacios habitacionales (se estima que en este momento hay 26 millones de viviendas en el país, lo que correspondería a una vivienda para cada 2 habitantes) con patrones de funcionamiento que implican un aumento del consumo energético, persistiendo ambos fenómenos durante un periodo de déficit económico general que se combina con una enorme contracción del gasto público. El planeamiento urbano de las últimas décadas ha potenciado el crecimiento y el desarrollo de nuevas áreas edificadas, ajustando los desarrollos y densidades de las mismas a criterios economicistas y modales, alejándose del concepto de la arquitectura como cobijo y de la ciudad como espacio de relación y convivencia. En latitudes medias como las nuestras, en las que las condiciones exteriores se aproximan a las adecuadas para el confort higrotérmico durante parte del año, se obvia esta condición para tratar los espacios públicos como meros lugares de paso. El crecimiento hacia el exterior de la ciudad posibilita y potencia la transformación del viario aumentando su peso en el territorio, “horizontalizando” la ciudad y transformándola en un tejido bidimensional con muy baja vinculación al territorio en cuyo recorrido predominan los desplazamientos motorizados. Al mismo tiempo, la monetarización del suelo y, en consecuencia, del urbanismo hace que los usos públicos del suelo se prevean con independencia de criterios de proximidad, incrementándose así los desplazamientos necesarios para acceder a los servicios públicos básicos. La ciudad se transforma, con el tiempo y mediante actuaciones sucesivas no coordinadas, en una ciudad genérica en la que desparecen los criterios que dieron lugar a la arquitectura como cobijo (fácil acceso, fácil montaje, rapidez). La ciudad antigua va quedando encerrada por los nuevos desarrollos, desvinculándose de las condiciones ambientales exteriores que dieron lugar a su singularidad: tejidos urbanos más o menos compactos y más o menos abiertos al ambiente exterior en función de las oscilaciones climáticas estacionales y diarias. La lectura de la arquitectura popular y de los asentamientos originales nos permite una primera aproximación a las condiciones ambientales exteriores.

Modelos energéticos urbanos Desde la óptica energética, la ciudad actual se basa en un modelo de crecimiento despilfarrador, en vez de potenciar el necesario sistema de contención en el consumo de recursos (energía, agua, materiales, ARCHITECTURE AND CRISIS

of living spaces (it is estimated that currently there are 26 million homes in Spain, which would correspond to a house for every 2 people) with operating patterns that involve more energy consumption, persisting both phenomenas for a period of general economic deficit combined with an enormous contraction of public spending. Urban planning in recent decades has fostered the growth and development of new built-up areas, adjusting developments and densities of them to economic criteria and manners, contrary to the concept of architecture as shelter and the city as a space for interaction and coexistence. In mid-latitudes, like ours, in which external conditions approach to appropriate for hydrothermal comfort during part of the year, these condition are obviated to treat public spaces as places of circulation merely. The outward growth of the city allows and promotes the transformation of the road system increasing its weight in the territory, making the city more “horizontal” and transforming it into an urban fabric with very low two-dimensional relationship to the territory in which the predominant routes are the motorized displacements. Simultaneously, urban planning and land’s monetarisation makes public uses to be prevised independently of closeness criteria, thus increasing the movement required to access to basic public services. The city is transformed, over time and through successive uncoordinated actions, into a generic city where criteria that assumed architecture as shelter (easy access, easy installation, fast) disappears. The ancient city is being enclosed by the new developments, dissociating from external environmental conditions that led to its uniqueness: urban fabrics that were more or less compact and more or less open to the environment based on the seasonal and daily climatic oscillations. Understanding the popular architecture and the original settlements allows us a first approach to external environmental conditions.

Urban energy models Energetically, the actual city relies on a wasteful growth model, instead of enhancing the necessary resources (energy, water, materials, floor…) consumption containment system required by the current energy issues and the twenty-first century city and its inhabitants. Within this model, energy consumption for the operation of the city is based primarily on nonrenewable energy sources, with a percentage close to 80% of fossil fuel consumption. This large amount of energy from nonrenewable sources contrasts with the amount of “clean” energy that incidents on the city without being used for the activity of humans and machines.

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suelo…) que requieren la problemática energética actual y la ciudad del siglo XXI y sus habitantes. Dentro de este modelo, el consumo energético para el funcionamiento de la ciudad se sustenta fundamentalmente en fuentes de energía no renovables, con un porcentaje cercano al 80% de consumo de combustibles fósiles. Esta gran cantidad de energía procedente de fuentes no renovables contrasta con la cantidad de energías “limpias” que inciden sobre ella sin aprovechamiento para la actividad de seres humanos y máquinas. Por otro lado, la ciudad se ha ido transformando mediante la internacionalización de los sistemas constructivos y del planeamiento urbano en una ciudad genérica, cerrada al exterior, derrochadora de recursos energéticos e insalubre para sus habitantes. Surge, pues, la cuestión de cómo podemos hacer una ciudad mas adaptada a la realidad ambiental y económica y que permita dar respuesta a las necesidades de sus ocupantes, desarrollando los necesarios procesos de regeneración urbana para limitar el consumo energético y de recursos, así como las emisiones de CO2. De cara a establecer criterios de eficiencia energética aplicables a los procesos de ordenación urbana, resulta importante establecer una diferenciación clara entre los tipos de intervención posible: • Transformación del tejido urbano existente, mediante procesos de regeneración del tejido consolidado que impliquen la mejora de la eficiencia energética del parque edificatorio actual y proporcionen las bases para operaciones de rehabilitación y regeneración urbanas. • Creación de un nuevo tejido urbano en operaciones de crecimiento, en las que uno de los objetivos principales sea la optimización energética del sistema en función de las características climáticas y funcionales del lugar. Hipotéticamente, podríamos construir una nueva ciudad mediante modelos simples y adaptados a las condiciones climáticas, al medio físico y a las necesidades de la población actual: una ciudad habitable, accesible para todos sus habitantes y sostenible en el espacio y en el tiempo. Aunque tentador y con un menor grado de limitaciones, el proceso de creación de una ciudad “nueva” generaría un balance de recursos materiales y energéticos claramente negativo, implicando malgastar los recursos de la ciudad existente y aumentar el peso de lo urbano sobre el territorio natural mediante nuevas actuaciones. En consecuencia, resulta más sostenible la intervención sobre la ciudad construida para ajustar sus procesos a niveles de eficiencia energética mayores. Para alcanzar un balance energético “neutro” o incluso positivo, la opción más sostenible es la intervención en la ciudad existente para ampliar, renovar, 12

In addition, the city has been transformed by the internationalization of building systems and urban planning in a generic city, closed to the outside, wasteful of energy resources and unhealthy for its inhabitants. So, it is questioned how a more suited to the environmental and economic reality city and a city that meets the needs of its occupants could be made, developing the necessary processes of urban regeneration to limit energy consumption and resources, and and CO2 emissions. In order to establish energy efficiency criteria applicable to the processes of urban planning, it is important to establish a clear distinction between the different types of possible interventions: • Transformation of the existing urban fabric, through processes of fabric regeneration consolidating the improvement of the energy efficiency of existing buildings and providing the basis for rehabilitation and urban regenerations. • Creating a new urban fabric for growing operations, in which one of the main objectives is the system’s energy optimization based on the climatic and place’s functional characteristics. Hypothetically, we could build a new city by simple models and adapted to climatic conditions, the physical environment and the needs of today’s population: a livable city, accessible to all its inhabitants and sustainable in space and time. Although tempting, and with a lower degree of limitations, the process of creating a “new” city creates a balance of material and energy resources clearly negative, implying waste of resources of the existing city and increasing the weight of the urban over the natural territory by further actions. It is therefore more sustainable the intervention on the built city to adjust their processes to higher levels of energy efficiency. To achieve a “neutral” or even positive energy balance, the most sustainable option is to intervene in the existing city to extend, renew, replace or assembly its pieces by adjusting the performances of the different scales of spatial and temporal interventions. The diagnosis requires the analysis of different parameters depending on the action scale (neighborhood, block, building, public spaces...) although in all cases it is required a critical mass sufficient to evaluate a time of habitability and comfort parameters, activity and relationships and the associated energy consumption, in addition to the interpretation of the energy system to evaluate and modify as part of a larger energy system, the city, considering its integration into the territory. The different urban, edification and constructive typologies generate different responses, so the diagnosis of the fabric to be regenerated must include at least the following points:

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sustituir o ensamblar piezas de la misma ajustando las actuaciones a las diferentes escalas de intervención espacial y temporal.

• Analysis of external environmental conditions and physical environment and its impact on the livability and comfort.

El diagnóstico requerirá el análisis de diferentes parámetros en función de la escala de actuación (barrio, manzana, edificio, espacios públicos…) si bien en todos los casos será necesaria una masa crítica suficiente que permita evaluar a un tiempo parámetros de habitabilidad y confort, actividad y relación y el consumo energético asociado, además de la interpretación del sistema energético a evaluar y modificar como parte de un sistema energético mayor, la ciudad, considerando su integración en el territorio.

• Analysis of energy demand linked to different developed and planned (relation, production and activity) applications and required transportation systems for their development.

Las diferentes tipologías urbanas, edificatorias y constructivas generan diferentes respuestas, por lo que el diagnóstico del tejido a regenerar deberá incluir al menos los siguientes puntos: • Análisis de las condiciones ambientales exteriores y el medio físico y su incidencia en la habitabilidad y el confort. • Análisis de la demanda energética vinculada a los diferentes usos desarrollados y previstos (relación, producción y actividad) y transporte necesario para el desarrollo de los mismos. • Respuesta de la tipología frente a la demanda. El análisis de las distintas tipologías mostrará diferentes carencias y fortalezas frente a estos parámetros, requiriendo diferentes tipos de actuación. Pueden enunciarse como criterios de aplicación generales a cualquier escala de intervención urbana con criterios de eficiencia energética los siguientes: • Gestión del suelo como recurso. • Modificación de modelos y usos urbanos para reducir las necesidades de transporte, garantizando la cantidad suficiente de suelo destinado a uso publico que permita el desarrollo de actividades de proximidad. • Reducción al mínimo necesario del consumo de energía primaria, tanto empleada directamente como contenida en los procesos, materiales y servicios empleados en el interior de la ciudad, mediante la reducción de consumos superfluos y el aumento de la eficiencia energética. • Aproximación a las condiciones de confort a través de la aplicación de criterios bioclimáticos en los procesos de regeneración urbana que afectan al urbanismo y la arquitectura. • Desplazamiento del consumo energético con origen en fuentes no renovables hacia fuentes renovables, aprovechando los recursos locales en el caso de la energía solar y la biomasa, y aprovechando otros recursos más lejanos en el caso de la energía eólica. • Limitación del uso de las fuentes de energía fósiles y priorización de su uso para conseguir las in-

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• Typology’s response to meet the demand. • The analysis of different types would show different weaknesses and strengths facing these parameters, requiring various actions. Standards of general application to any scale in urban intervention with energy efficiency criteria include: • Management of the land as resource. • Change of urban patterns and uses to reduce transportation needs, ensuring enough land intended for public use, that allows the development of local activities. • Minimization of primary required energy consumption, used both directly and contained in the processes, materials and services used in the city, by reducing unnecessary consumption and increasing energy efficiency. • Approaching comfort conditions through the application of bioclimatic criteria in urban regeneration processes affecting the planning and architecture. • Moving energy consumption from nonrenewable sources to renewable sources, taking advantage of local resources in the case of solar energy and biomass, and using other more distant in the case of wind energy. • Limiting the use of fossil energy sources and prioritize its use to achieve the necessary infrastructure for operation of the renewable sources. • Reducing impacts arising from the use of energy locally and in areas in which it is generated. • Maintenance of the renew ability of the energy sources. The analysis should be done driving the global scale (the biosphere) and local scale (city). It is therefore necessary to know the characteristics and ability to benefit from the environmental conditions for each city or settlement as a singular, in order to create specific action courses. Weather, territorial, topographical, soil management… conditions together with the analysis and evaluation of cleaner energy sources and with closer generation sources limit the possibilities for action in this field.

New action models and policies. The growth limits. The XXI century city requires new models of urban action where the flow of resources (energy, water, 13


fraestructuras necesarias para un funcionamiento con fuentes renovables.

materials) and waste should be considered as part of the process.

• Reducción de los impactos derivados del uso de la energía en el ámbito local y en las zonas en las que se genera.

Urban quality indicators must meet the new needs, incorporating in the process of urban regeneration to city residents, through participatory action processes to question the viability of existing structures, the relocation of land uses and enhancing quality of structures and infrastructures in energy, adjusting the process to the necessary limitation of GHG and the reality of existing resources.

• Mantenimiento de la renovabilidad de las fuentes de energía. El análisis debe realizarse manejando la escala global (la biosfera) y la escala local (la ciudad). En consecuencia, es necesario conocer las características y posibilidades de aprovechamiento de las condiciones ambientales para cada ciudad o asentamiento como elemento singular, con el objeto de crear vías de actuación específicas. Las condiciones climáticas, territoriales, topográficas, de suelo gestionable, etc., junto con el análisis y evaluación de las fuentes de energía menos contaminantes y con fuentes de generación más próximas delimitan las posibilidades de actuación en este campo.

Nuevos modelos y políticas de actuación. Los límites del crecimiento. La ciudad del siglo XXI exige nuevos modelos de actuación urbana en los que se considere el flujo de recursos (energía, agua, materiales) y residuos como parte activa del proceso. Los indicadores urbanos de calidad deberán ajustarse a las nuevas necesidades, incorporando en el proceso de regeneración urbana a los habitantes de la ciudad, a través de procesos de actuación participativos que permitan cuestionar la viabilidad de las estructuras existentes, la reasignación de usos del suelo y la potenciación de estructuras e infraestructuras de calidad en el ámbito energético, ajustando el proceso a la necesaria limitación de GEI y a la realidad de los recursos existentes. La rehabilitación de la edificación existente dentro de procesos de rehabilitación urbana integrada deberá ajustarse para mejorar la calidad habitacional y la eficiencia energética y corregir la disfuncionalidad del actual sistema, potenciando el equilibrio entre población existente y necesidades reales en el sector residencial. El ajuste de consumos en el sector edificatorio requiere, para garantizar la sostenibilidad de los ecosistemas urbanos, de la incorporación paulatina de las energías renovables en el mix energético, además de la incorporación de energías renovables en las intervenciones locales como parte de sistemas en red. El ajuste de usos del suelo urbano basado en la potenciación de actividades de proximidad permitirá reducir la necesidad del uso del tráfico rodado para el desarrollo de la actividad y los procesos de relación. Un estricto control sobre los sistemas de tráfico rodado y la potenciación del transporte público 14

The rehabilitation of the existing buildings in integrated urban rehabilitation processes should be adjusted to improve housing quality and energy efficiency and correct the dysfunctionality of the current system, enhancing the balance between the existing population and real needs in the residential sector. The adjustment of consumption in the building sector requires, to ensure the sustainability of urban ecosystems, of the gradual incorporation of renewables in the energy mix, in addition to the incorporation of renewable energy in local interventions as part of networked systems. Adjustment in urban land’s uses based on the potentiation of proximity activities will reduce the need for the use of road traffic for the development of activities and relationship processes. Strict control over traffic systems and the promotion of public transport based on energy-efficient vehicles and with low emissions, will act, at the same time, to guarantee air quality in the city, thereby enhancing the occupation of the inhabitants of the same public spaces currently degraded and transformed into mere transit places. Treatment of public space as living and communication space means from energetic view, the use of the vegetation as urban naturation element, hydrothermal regulation adjusted weather cycles and CO2 sump, enhancing its use through air quality, hydrothermal conditions improvement and, consequently, reducing energy consumption associated with comfort in the interior of buildings. Other items to be considered in designing energyefficient city are energy costs associated with the management, distribution and consumption of resources within it: networking generation, efficient distribution and consumption (energy and water) incorporating the relevant maintenance and control systems, and adjusting the flow of materials for maximum use within the urban system, promoting reuse and recycling. Besides the above, and adding to the strategies for public participation in the development of a energetically efficient city, energy sustainability in the urban environment requires mechanisms and tools that promote the necessary change in the patterns of energy consumption: incentives, subsidies, quality labels applied to energy consuming systems or tax

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basado en vehículos eficientes energéticamente y con bajo nivel de emisiones actuarán, al mismo tiempo, como garantía de la calidad del aire en la ciudad, potenciando así la ocupación de los habitantes de la misma de los espacios públicos actualmente degradados y transformados en meros lugares de paso.

policies to support the renewal of degraded energy systems from the private sector.

El tratamiento del espacio público como espacio de habitación y comunicación, implica, desde la óptica energética, el uso de la vegetación como elemento de naturación urbana, regulación higrotérmica ajustada a los ciclos climáticos y sumidero de CO2, potenciándose asimismo a través de su uso la mejora de la calidad del aire, las condiciones higrotérmicas y, en consecuencia, la reducción de consumo energético asociado al confort en el interior de los edificios. Otros elementos a considerar en el diseño de una ciudad energéticamente eficiente son los costes energéticos asociados a la gestión, distribución y consumo de recursos en su interior: creación de redes de generación, distribución y consumo eficientes (energía y agua) que incorporen los correspondientes sistemas de mantenimiento y control, y ajuste del flujo de materiales para su máximo aprovechamiento dentro del sistema urbano, potenciando la reutilización y reciclaje de los mismos. Junto a todo lo anterior, y sumado a las estrategias de participación ciudadana en el desarrollo de una ciudad energéticamente eficiente, la sostenibilidad energética en el ámbito urbano requiere de mecanismos y herramientas que potencien el necesario cambio en los patrones de consumo energético: incentivos, subvenciones, sellos de calidad aplicados a los sistemas que consumen energía o políticas de apoyo fiscal a la renovación de sistemas energéticos degradados desde el sector privado.

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Mercè Griera i Fisa European Commission, DG Information Society and Media, Unit ICT for Sustainable Growth

TIC para la Eficiencia Energética – Estrategia de la UE y Apoyo a la Investigación ICT for Energy Efficiency – EU Strategy and Research Support

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La seguridad energética y el Cambio Climático son cada vez más relevantes en las agendas políticas mundiales y en todos los sectores de la economía, de modo que escala a un nivel prioritario para la UE. Hay, además, un consenso en esa reorientación de la investigación e innovación tecnológica respecto a los retos de la eficiencia energética, y el crecimiento bajo en emisiones de carbono que ayudará a Europa a salir de la crisis económica sobre unos cimientos estables. Las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TICs) juegan un papel fundamental en la reducción del esfuerzo energético y el aumento de la eficiencia energética de la economía. La Comisión Europea ha admitido que las innovaciones basadas en las TIC pueden proporcionar una de las vías más efectivas de coste para ayudar a los Estados Miembros en la consecución de los objetivos energéticos para el año 2020. Las TIC también estimularán el desarrollo de un gran mercado de vanguardia para servicios energéticos e infraestructuras permitan incorporar el uso de las TIC, y que fomentarán la competitividad de la industria europea y la creación de nuevas oportunidades de negocio. El uso de equipamientos TIC en el reparto de servicios representa alrededor del 1,75% de las emisiones de carbono en Europa; otro 0,25% de emisiones de carbono viene de la producción de las TIC y la demanda de equipamientos electrónicos. En tanto que el campo y la introducción de las TIC aumenta, su uso energético global está creciendo. Los otros sectores de la economía y la sociedad son los responsables del 98% de las emisiones de carbono restantes. Aquí es donde se espera que la capacidad de las TIC realice la mayor contribución para la reducción de emisiones – más de un 15% en 2020 de acuerdo con algunos informes – así como el ahorro de costes. La Comisión Europea es: • Primero, apoyo del sector de las TIC para reducir su huella de carbono. Actualmente, hay varios métodos de medición en desarrollo por parte de organizaciones internacionales de desarrollo de estándares (p.ej. ITU, ETSI, IEC) y por parte de organismos industrials (p.ej. GeSI/Carbon Trust/ WRI/WBSCD). La Comisión Europea está respaldando voluntarios dentro de la industria TIC para llevar a cabo un determinado número de proyectos pilotos de testación para comprobar la compatibilidad de las diferentes metodologías cuando se aplican por los profesionales actuales en artículos, redes y servicios específicos por una parte y en organizaciones por otra. • Segundo, alentando el establecimiento de colaboraciones entre el sector de las TIC y otros grandes sectores consumidores de energía (notablemente, energía en la construcción y transporte y logistica) para indentificar dónde y cómo las TIC pueden jugar un papel en la mejora de la edificiencia y redu18

Energy Security and Climate Change is more and more prominent on political agendas worldwide and across all sectors of the economy, so that it ranks highest among the EU’s priorities. There is also consensus on that reorienting research and technological innovation towards the challenges of energyefficient and low-carbon growth will help Europe emerge from the economic crisis on a stable footing. Information and Communication Technologies (ICTs) have an important role to play in reducing the energy intensity and increasing the energy efficiency of the economy. The European Commission has acknowledged that ICT based innovations can provide one of the most cost-effective means to help Member States achieving the agreed energy targets for 2020. ICTs will also stimulate the development of a large leading-edge market for ICT-enabled energyservices and infrastructures that will foster the competitiveness of European industry and create new business opportunities. The use of ICT equipment in the delivery of services represents about 1.75% of carbon emissions in Europe; a further 0.25% of carbon emissions come from the production of ICT and consumer electronic equipment. As the range and penetration of ICTs increase, their overall energy use is growing. The other sectors of the economy and of society are responsible for the remaining 98% of carbon emissions. This is where the enabling capacity of ICTs is expected to make the greatest contribution to reducing emissions - up to 15% by 2020 according to some reports - as well as saving cost. The European Commission is: • Firstly, accompanying the ICT sector to reduce its carbon footprint. There are various measurement methodologies currently under development by international standards development organisations (e.g. ITU, ETSI, IEC) and by industry bodies (e.g. GeSI/Carbon Trust/WRI/WBSCD). The European Commission is supporting volunteers from across the ICT industry to carry out a number of pilot testing projects to test the compatibility of different methodologies when applied by actual practitioners on specific goods, networks and services on one hand and on organisations on the other. • Secondly, encouraging the establishment of partnerships between the ICT sector and other major energy-using sectors (notably, building and construction, energy and transport and logistics) to identify where and how ICTs can play a role in improving efficiency and reducing emissions in these sectors and thus accelerate the delivery of tools to assess and to optimise energy performance on a comparable basis. • Thirdly, calling Member States national and local authorities to enable the EU-wide roll-out of ICT tools likely to trigger a shift towards a low carbon

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ciendo emisiones en estos sectores y así acelerar el envío de herramientas para determinar y optimizar el rendimiento energético sobre unas bases comparables.

economy. In particular, the European Commission is supporting the Green Digital Charter initiated by Manchester City Council and Eurocities and signed by close to 30 Mayors of major European cities.

• Tercero, haciendo un llamamiento a los Estados Miembros y a las autoridades nacionales y locales para permitir la puesta en marcha en toda la UE de herramientas TIC que puedan activar un cambio hacia una economía baja en carbono. En concreto, la Comisión Europea está apoyando la Carta Verde Digital iniciada por el Ayuntamiento de la Ciudad de Manchester y las Eurociudades y firmada por cerca de 30 Alcaldes de las mayores ciudades europeas.

In this context it has emerged that it is essential for governments to embed long term visionary measures in their short term responses to the economic crisis. This makes it necessary to invest in research and innovation into novel ICT-based solutions for energy intensive sectors. To reinforce this vision, the Commission is planning:

En este contexto se ha puesto de manifiesto que es esencial para los gobiernos incorporar medidas visionarias a largo plazo en su respuesta a corto plazo a la crisis económica. Esto hace necesario invertir en investigación e innovación en soluciones novedosas basadas en las TIC para sectores energéticos intensos. Para reforzar esta vision, la Comisión está planeando: • Para el ultimo año del FP7, las convocatorias de las propuestas de RTD sobre Ciudades Inteligentes. El objetivo es integrar y validar tecnologías de la información y la comunicación y servicios de eficiencia energética para los barrios de las ciudades neutras en carbono. Los sistemas propuestos tienen que integrar reder eléctricas inteligentes, calefacción y enfriamiento de distrito inteligente, edificios inteligentes, y almacenamiento y fuentes de energía renovable. Además se debe prestar especial atención a los ciudadanos, quienes no tienen que ser considerados como sujetos observadores sino como fuente de innovación también. • Para el periodo 2014-2020, un bajo Horizon2020, para lanzar una iniciativa especial en Ciudades Inteligentes como parte del reto en Seguridad, Limpieza y Eficiencia Energética. El objetivo será apoyar un conjunto de proyectos guía y la recopilación transversal de acciones que pueden incluir, el uso de estándares comunes para mediar la huella ambiental de las ciudades, la adopción de las mejores prácticas para la recopilación de datos y la agregación y el aumento de poder ciudadano y la participación.

• For the last year of FP7, to calls for RTD proposals on Smart Cities. The aim is to integrate and validate information and communication technologies and services in energy-efficient neighbourhoods for carbon-neutral cities. The proposed systems have to integrate smart electricity grids, smart district heating and cooling grids, smart buildings, storage and renewable energy sources. Furthermore special attention is to be given to citizens, which are to be considered not only observed subjects but also source of innovation. • For the period 2014-2020, and under Horizon2020, to launch a special initiative on Smart Cities as part of the challenge on Secure, Clean and Efficient-energy. The objective will be to support a set of lighthouse projects and a collection of cross-cutting actions which may include, the use of common standards to measure the environmental footprint of cities, the adoption of best practice for data collection and aggregation and citizen empowerment and engagement. Architects and city planners are essential actors in the development of the systems we are planning to support. I invite this research community to address the challenge of energy-efficiency, a promising and exciting cross-disciplinary research domain.

Los arquitectos y urbanistas son actores esenciales en el desarrollo de los sistemas que estamos planeando apoyar. Invito a esta comunidad investigadora a abordar el reto de la eficiencia energética, un prometedor y excitante campo de investigación interdisciplinar.

ARCHITECTURE AND CRISIS

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EUROPEAN CONFERENCE ON ENERGY EFFICIENCY AND SUSTAINABILITY IN ARCHITECTURE AND PLANNING


Rufino J. Hernández Minguillón Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea ah & Asociados

El difícil camino hacia la sostenibilidad. Un edificio y un territorio The difficult path to sustainability. A building and a territory

ARCHITECTURE AND CRISIS

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Introducción

Introduction

Con el objetivo de construir un edificio de bajo impacto ambiental, desde el inicio del proyecto se establecieron una serie de requerimientos enfocados a obtener la máxima calidad posible y a minimizar el consumo de recursos naturales durante la ejecución y el uso del edificio: Certificación LEED Platino, estándares de calidad y seguridad de Naciones Unidas, etc.

With the aim of building a low environmental impact edifice, requirements focusing on obtaining the maximum affordable quality and on minimizing natural resources consumption during the execution and use of the building have been set since the beginning: LEED Platinum Certificate, United Nations Security and Quality standards, etc.

El desarrollo del proyecto ha motivado cambios de cara a adaptar el edificio a las condiciones locales y a obtener la mejor relación coste/beneficio posible en las soluciones adoptadas.

The development of the project has motivated several changes in order to adapt the building to local conditions and to obtain the best possible cost/benefit rating on the adopted solutions.

La solución finalmente adoptada responde a las necesidades del cliente y prescinde de algunos de los aspectos inicialmente considerados esenciales para poder minimizar el impacto ambiental del edificio sin incurrir en un sobrecoste debido a la implantación de medidas no idóneas en el contexto local.

The solution that was finally adopted meets the customer’s requirements and discards some of the issues that were considered essential at the beginning in order to be able to minimize the environmental impact of the building without incurring on an overrun due to the implantation of measures non fitted to the local context.

Proyecto inicial

Initial project

El proyecto corresponde a la sede de las agencias regionales de las Naciones Unidas de Latinoamérica y el Caribe en Panamá, ubicado en el área de Clayton de la Ciudad de Panamá. El edificio proyectado debía responder a las exigencias de la ONU: generar el valor más bajo posible en emisiones de carbono y aplicar las prácticas empresariales sostenibles de acuerdo con la iniciativa SUN (Sustainable United Nations). Así, el diseño del edificio debía integrar los siguientes criterios de sostenibilidad en: planificación del sitio; elección de materiales de construcción; suministro energético; uso y gestión del agua, gestión de residuos sólidos; calidad ambiental interior; funcionamiento eficaz y mantenimiento de las instalaciones y equipos; reducir al mínimo cualquier impacto negativo sobre el medio ambiente circundante.

The project is the building of the headquarters of the regional agencies of United Nations for Latin America and the Caribbean in Panama,located at the Clayton area on Panama City. The projected building should cope UN requirements: produce as low as possible carbon emissions and apply the sustainable business practices according to the SUN (Sustainable United Nations) initiative. Therefore, the building design should integrate the following sustainable criteria on: site planning; construction materials selection; energy supply; water use and management; solid waste management; indoor ambient quality; effective operation and maintenance of building services and equipment; reduce to the minimum any negative impact on the surrounding natural environment.

El proyecto se realiza a partir de un anteproyecto suministrado por UNOPS, la agencia de ONU responsable de la operación. En el momento de la realización del anteproyecto se ignoraron algunas de las limitaciones urbanísticas y tecnológicas que suponía la realización del edificio deseado. Asimismo, no se habían considerado todos los servicios necesarios para el funcionamiento de las Agencias de Naciones Unidas, por lo que la superficie construida se ha visto incrementada y la propuesta ha experimentado una evolución consecuente con las exigencias urbanísticas, tecnológicas y medioambientales reales. Edificio proyectado: anteproyecto El anteproyecto corresponde a un edificio de 24.788 m2 construidos (10.608 m2 útiles). Comprende zonas de oficinas, auditorio, restaurante, cocina, gimnasio, biblioteca, agencia bancaria, guardería, enfermería, agencia de viajes, servicios de apoyo y aseos.

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The project is realised from the design project provided by the UNOPS, the UN Agency in charge of the operation. When performing the design project some urban and techological handicaps that posed the making of the desired project were not taken into account. Besides, not all the necessary services for the operation of the United Nations Agencies had been considered, causing an increase on gross area and the proposal has experienced an evolution according to the real urban, technological and environmental requirements. Projected building: conceptual design The project corresponds to a 24.788 m2 gross area building (10.608 m2 useful). Includes offices zone, auditorium, restaurante, kitchen, gym, library, bank agency, kindergarden, nursery, travel agency, support services and toilets. On the conceptual design several sustainability criteria have been adopted, of which the following are remarkable: conservation of existing flora and fau-

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En el diseño del anteproyecto se incorporaron criterios de sostenibilidad, entre los que cabe destacar: conservación de la flora arbórea existente; minimización de los movimientos de tierra; ubicación para favorecer la ventilación y la iluminación natural; pérgolas fotovoltaicas en cubierta para captación de energía y protección solar; cubierta ventilada; recogida y almacenamiento de agua pluvial; fachadas norte y sur de mayor tamaño para un mejor control de la radiación solar; construcción industrializada; estructura de acero reciclado; bombas de calor con intercambio de calor con el suelo o agua freática; distribución de frío mediante techo radiante; iluminación por fluorescencia y LED; uso del agua depurada para riego. Debido a falta de información en las etapas iniciales, el anteproyecto propuesto no satisfacía los requerimientos normativos y técnicos del contexto local. En su diseño se tuvo como referencia la normativa española y se propusieron soluciones técnicas que no eran viables ni técnica ni económicamente.

Adaptación a condiciones y requerimientos locales En el proyecto de ejecución es necesario estudiar los requerimientos técnicos en arquitectura/ingeniería y la normativa local. En este mismo sentido, la exigencia de desarrollar un proyecto certificado LEED Platino conlleva la adopción de ciertas medidas que repercuten en el funcionamiento del edificio y en el costo de ejecución. Durante el desarrollo se han realizado una serie de modificaciones en el diseño con el fin de adoptar aquellas soluciones más óptimas desde un enfoque coste/beneficio y según el impacto ambiental. Las principales modificaciones han sido: 1. Incremento de la superficie construida; 2. Desestimación del uso de geotermia; 3. Rediseño de la implantación en la parcela según los viales de acceso reales. Instalación fotovoltaica Al calcular con mayor precisión el consumo de energía, se comprobó que el consumo real era cuatro veces superior al estimado en el anteproyecto (según el cual toda la energía consumida podría ser suplida con energía solar). Se planteó el uso de un sistema de paneles fotovoltaicos de mayor eficiencia mediante el cual se generarán 903 MWh/año, el 36% del consumo de energía total Instalación climatización La eficiencia del sistema de climatización del edificio utilizando una bomba de calor de geotermia con lazo cerrado es igual al de un sistema basado en una planta enfriadora con compresor de levitación magnética. Sin embargo, el uso de la planta enfriadora es recomendado debido a la viabilidad técnico-económica de esta solución.

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na; earthwork minimization; location to favor natural lighting and ventilation; photovoltaic pergola for energy harvesting and solar protection; ventilated roof; harvesting and storage of rainwater; north and south facing façades greater in size for a better solar radiation control; industrialized construction; recicled steel structure; heat pumps with heat exchange with the soil or freatic water; cold distribution through radiant ceiling; fluorescent and LED lighting; use of treated water for irrigation. Due to the lack of information on the early stages, the conceptual design did not meet technical and legal requirements of the local context. The design was based on spanish regulations and technical solutions that were not viable neither from a technical neither from an economical point of view.

Adaptation to local conditions and requirements In the execution project it is necessary to study the technical requirements in architecture/engineering and the local regulations. In this same sense, the exigency of developing a LEED Platinum certificated project means the adoption of several issues that affects the building use and construction cost. During the development a series of modifications in the design have been realised with the purpose of adopting those more optimal solutions from a cost/ benefit approach and according to the environmental impact. The main changes have been: 1. Gross area increase; 2. Geothermal energy rejection; 3. Redesign of the implantation on the site according to real access roads. Photovoltaic installation When performing a more accurate energy consumption calculation, it was found that energy consumption was fourfold that the one estimated on the conceptual design project (according to which all the energy used could be supplied by solar energy). A photovoltaic panel with greater efficiency was proposed, with the capability of generating 903 MWh/ year, 36% of the total energy consumption. HVAC installation The overall efficiency of the HVAC system of the building using a close loop geothermal heat pump is the same to that of a system based on a magnetic levitation compressor chiller. Nevertheless, the implantation of the chiller plant is recommended due to the techno-economical viability of this solution.

Gross area The inclusion of different services on the building program meant an increase on gross area, especially on the area of common services and the parking lot. The final areas are fitted to the criteria required by United Nations and has been increased from 24.788 m2 to 45.850 m2, thus creating an overrun on the execution budget of the building. 23


CLIMATIZACIÓN

ANTEPROYECTO

PROYECTO

Protección solar

pasiva: aleros y lamas

pasiva: aleros y lamas

Acristalamiento solar

con

factor 76% transmisión energía solar

30% transmisión energía solar

Refrigeración

geotermia

enfriadora alto rendimiento por compresores de levitación magnética (EER=3.41)

Ventilación

mecánica

mecánica regulada según la concentración de CO2 en el ambiente

Red aguas residuales

depuración propia

depuración propia

Reutilización aguas grises

no

Sí. uso no potable: inodoros y grifos de limpieza

Recogida de aguas pluviales

70% demanda. todos los usos

uso no potable, riego, depósito contra incendios, aguas grises

Agua caliente sanitaria

recuperador de calor enfriadora

recuperador de calor enfriadora, captación solar, apoyo caldera gas propano o biomasa

Oficinas (consumo)

LED (2.80w/m2)

fluorescente T.16 de alto rendimiento (1.88w/ m2)

Zonas comunes

LED

LED

Exterior

LED

LED

TRATAMIENTO DE AGUA

ILUMINACIÓN

ESTRUCTURAS Fundamentos

Estructura a base de un sistema mixto Se propone una estructura a base de conde concreto armado y acero. Las funda- creto armado completamente, con losas ciones son de concreto armado y las co- prefabricadas. lumnas debajo de las oficinas, mientras la zona de oficinas es de una estructura de acero prefabricada

Economía constructiva

El acero es más caro en el mercado, El hormigón armado es más barato, no reademás es necesaria mayor protección quiere protección contra incendios y el mancontra incendios y es más caro el man- tenimiento es menor. tenimiento debido a la corrosión provocada por la cercanía al mar.

SISTEMAS CONSTRUCTIVOS Sistemas industrializados

Se utiliza en fachadas, particiones in- Se utiliza en fachadas, particiones interiores y teriores y elementos verticales de la elementos horizontales de la estructura. estructura.

SUPERFICIE CONSTRUIDA Oficinas

10.643m2

14.564m2

Zonas comunes

2.189m2

6.419m2

Parking

11.956m2

24.867m2

Consumo total (kWh/m2•año) Total consumption (kWh/m2•year)

Coste implantación (€) Implantation cost (€)

Bomba de calor con circuito condensación cerrado Close loop condensation heat pump

60.81

2.168.000

Planta enfriadora TECS2/SL-CA-E Chiller plant TECS2/SL-CA-E

59.91

465.000

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HVAC

CONCEPTUAL DESIGN

PROJECT

Solar protection

passive: eaves and louvers

passive: eaves and louvers

Glazing solar factor

76% SGHC

30% SGHC

Cooling

Geothermal energy

High efficiency chiller powered by magnetic levitation compressors (EER=3.41)

Ventilation

mechanic

Mechanic regulated according to CO2 concentration on the air

Gray water network

On site depuration system

On site depuration system

Gray water reuse

no

yes. Non potable use: toilets andcleaning faucets

Rainwater harvesting

70% of demand. All uses

Non potable use, irrigation, fire tank, gray water

Domestic hot water

Chiller heat recovery system

Chiller heat recovery system, solar collector, propane gas or biomass support boiler

Offices

LED (2.80w/m2)

T.16 high performance fuorescent (1.88w/m2)

Common areas

LED

LED

Exterior

LED

LED

Foundation

Structure based on a mix system of reinforced concrete and steel. The foundations and the beams below the offices are of reinforced concrete while the offices zone is of a prefabricated steel structure.

Structure based on reinforced concrete on the whole building, using prefabricated slabs.

Constructive economy

Steel is more expensive on the market, and it needs major fire protection. Its maintenance is more expensive due to the corrosion caused by the proximity to the sea.

Reinforced concrete is cheaper, does not require fire protection and has lower maintenance.

Used on façades, inner partitions and vertical components of the structure

Used on façades, inner partitions and horizontal components of the structure

Offices

10.643m2

14.564m2

Common areas

2.189m2

6.419m2

Parking

11.956m2

24.867m2

WATER TREATMENT

LIGHTING

STRUCTURE

CONSTRUCTIVE SYSTEMS Industrialized systems GROSS AREA

Superficie construida

LEED platinum certificate

La inclusión de diferentes servicios en el programa de necesidades ha supuesto el incremento de superficie edificada, especialmente en los servicios comunes y en el aparcamiento. Las superficies adoptadas se adaptan a los criterios exigidos por Naciones Unidas y se han incrementado de 24.788 m2 a 45.850 m2, lo que ha repercutido en un incremento en el presupuesto de ejecución.

The LEED Platinum certification requires the implantation of issues that on a local ambit are not completelly adequate. For this reason it was decided to opt for a LEED certificate, but not a Platinum degree, because some incoherences where found on: regional materials use; stormwater runoff reduction; site development.

Certificación LEED Platino La certificación LEED Platino, exige la implantación de medidas que en el ámbito local no son adecuadas. Por este motivo se ha optado por obtener una certiARCHITECTURE AND CRISIS

Conclusions The design process of a building project that includes criteria and issues intended to reduce the environmental impact of the building require the con25


ficación LEED pero no platino, ya que se encontraban incoherencias en: uso de materiales regionales; reducción de las aguas de escorrentías; implantación en la parcela.

Conclusiones El proceso de diseño de un proyecto de edificación que incorpore criterios y medidas para reducir el impacto ambiental del edificio requiere la continua evaluación de las soluciones propuestas. El análisis de las posibles estrategias a adoptar se desarrolla de manera interdisciplinar, de modo tal que sea posible cuantificar su impacto tanto en el consumo de recursos naturales, costes de implantación y uso, mantenimiento y disponibilidad/madurez de las tecnologías propuestas a nivel local.

tinuous assessment of the proposed solutions. The analysis of the possible strategies to adopt is done on a interdisciplinary basis, so it is possible to quantify the impact on natural resources consumption, implantation and use cost, maintenance, and availability/maturity of the proposed technological proposals at a local level. The path trhough sustainability implies bringing closer to reality a project based on ideal commitments. The final goal of this process is obtaining the best achievable solution from an holistic approach.

El camino hacia la sostenibilidad implica el acercamiento de un proyecto basado en compromisos ideales a la realidad del proyecto. El fin último de este proceso es obtener la mejor solución que se pueda desde un enfoque holístico.

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Marco Sala Departamento de Tecnología de la Arquitectura y Design “Pierluigi Spadolini”, Universidad de Florencia

Habitar Mediterráneo. Innovación sostenible del estilo de vida mediterráneo Desarrollo de un sistema abierto para la integración de la innovación tecnológica y arquitectónica finalizada para disminuir el consumo energético.

Inhabiting Mediterranea. Sustainable innovation of the mediterranean lifestyle. Development of an open system for the integration of the technology innovation and constructed architecture to reduce the energy consumption.

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Habitar Mediterráneo es un proyecto de investigación patrocinado por la Región de Toscana en el marco del POR CREO FESR 2007-2013, y desarrollado por la Universidad de los Estudios de Florencia, (Departamentos de: Tecnología de la Arquitectura y Design “Pierluigi Spadolini”, Arquitectura-diseño, historia, proyecto; Urbanismo y planificación del territorio, energética “Sergio Stecco” e ingeniería civil y ambiental) y Escuela superior Sant’Anna Pisa en sinergía con empresas toscanas, para realizar un “Sistema Abierto”– plataforma de conocimiento para favorecer la mejora del comportamiento ambiental del sistema edificio e instrumento para valorizar el crecimiento competitivo de las empresas- y un centro de competencia sobre la arquitectura sostenible para la difusión de metodologías, el know-how y las buenas prácticas. El clima, la protección de las tradiciones constructivas locales, las nuevas exigencias sociales e interculturales, y también la innovación tecnológica/tipológica y la calidad arquitectónica, son los elementos objeto del proyecto, a través de los cuales Toscana se propone como centro de estudios sobre el habitar mediterráneo, centrando la actividad de investigación tecnológica aplicada en la experimentación de instrumentos y procedimientos para el proyecto, y la construcción de arquitecturas sostenibles en obras de rehabilitación, refuncionalización y nueva edificación. Los resultados son productos y procesos tecnológicamente novedosos- prototipos- capaces de responder a elevados requisitos de eficiencia energética y calidad arquitectónica. Paralelamente se empezó una actividad de experimentación en proyectos piloto, para testear sistemas tecnológicos, dinámicos y combinados, para impulsar y gestionar de forma energéticamente eficiente la envolvente edilicia. Para verificar la eficacia de estas componentes se ha proyectado una “Test Cell”: se trata de un laboratorio con instrumentos avanzados para verificar las prestaciones energéticas, la simulación y la monitorización de las componentes termodinámicas de los sistemas tecnológicos para las fachadas. Para favorecer la difusión de esta cultura constructiva y poner en contacto entre sí los varios protagonistas del proceso constructivo, se ha creado en el “Polo Tecnológico Lucchese” un centro para la divulgación y la formación, donde se recogen en un espacio expositivo los componentes de edificación seleccionados siguiendo criterios de coherencia con los temas de la investigación. Para su realización han participado, además de las empresas pertenecientes al ATS, también otras empresas y entidades (publicas administraciones y gestores inmobiliarios). El grupo en su totalidad constituye el Network, capaz de representar aquellas oportunidades de mercado, que fomentan la recupe28

Inhabiting mediterranea is a research project sponsored by the Region of Tuscany in the context of the FESR 2007-2013, and developed by the University of Florence, (Departments of Architecture Technology and Design “Pierluigi Spadolini”, Architecture-Design, History, Project; Planning and Territory Energy Planning “Sergio Stecco” and Environmental and Civil Engineering) and High School of Sant´Anna Pisa in collaboration with tuscan companies, to develop an “Open System” - A knowledge platform to promote the improvement of the environmental behavior of the building system and agent to valorize the competitive growth of the companies - and a competence center about the sustainable architecture for the spreading of the methodologies, the know-how and good practice. The clime, the protection of the local building traditions, the new social and intercultural requirements, and also the technological/tipological innovation and the architectural quality, are the objetives of the project, throught which, Tuscany proposes the main studies about “inhabiting mediterranea”, focusing the technological applied research activity in the experimentation of instruments and proceeding for the project, and the construction of sustainable architectures in rehabilitation, reusability and new construction works. The results are ,technologically new -prototypes-, products and processes, able to respond to high requirements of energy efficiency and architectural quality. At the same time, an experimental activity was started in pilot projects, for testing technological systems, dynamical and combined, to promote and manage the envelopment of the building in a energetically efficient way. To verify the efficiency of these components, a “Test Cell” has been projected: a laboratory with advanced instruments to verify the energy performance, the simulation and the monitoring of the thermodynamic features of the technological systems for the facades. To promote the diffusion of this constructive culture and to keep in touch the various protagonists of the constructive process between them, it has been created in the “Technological pole of Lucchese”, a center for the spread and training, where are collected in a exhibition space, the selected construction elements following a coherence criteria with the research topics. For its development have participated, beside the companies of the ATS, other companies and institutions (public administration and real state agents). The group constitute in its totallity the Network, capable to present the market oportunities that promote the recovery of the traditional values and the evolution of the mediterranean architecture, promoted in the project.

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ración de los principios tradicionales y la evolución de la arquitectura mediterránea, promovidas en el proyecto. Para difundir y documentar el desarrollo de los procesos, proyectos, productos y componentes novedosos, se puede consultar el portal web www. abitaremediterraneo.eu. El portal, pensado como plataforma multimedial contiene una sección está dedicado al Catálogo de el Sistema Abierto, que permite consultar los productos, las componentes y los sistemas tecnológicos/tipológicos más eficientes en términos de ahorro energético, en relación con las características ambientales mediterráneas; el catálogo se convierte en un sistema interactivo de divulgación y de ayuda en fase de proyecto.

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To spread and document the development of the processes, projects, products and new components, it is enabled, the website www.abitaremediterraneo.eu. The website, thought as a multimedia platform contains a section faced to the Catalog of the “Open System”, that allows to consult the products, the components and the more efficient technological/tipological systems in energy saving, in relation with the mediterranean environmental characteristics; the catalog becomes in an interactive system of spreading and help in project phase.

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papers comunicaciones


Orona IDeO – innovation city. Un Campus Inteligente con huella de carbono Cero Orona IDeO – innovation city. A Carbon Zero Smart District

Author/s: Xabier Barrutieta Basurko Institution or Company: ORONA S. Coop.

Abstract Orona IDeO – innovation city is the flagship design of the extension of San Sebastian’s Technology Park in Galarreta (Hernani) and its purpose is to house Orona’s Innovation Ecosystem in one location. It is a pioneer project which stands out as it brings together different synergetic activities –business, a technology centre and universityand a laboratory where leading-edge technologies in sustainability and energy management in buildings will be applied. Orona IDeO – innovation city is made up of a series of buildings: The Orona Zero building will house Orona corporate headquarters and Orona eic (Elevator innovation Centre) and is inspired by the Orona brand image. The Orona Foundation is a hybrid building with common facilities and also houses areas for teaching at university level. The A3 Building has laboratories and office space devoted to research on advanced electricity storage systems. Orona Gallery will be used as a pavilion for visitors and will demonstrate real-time energy monitoring. All these buildings will be interconnected by means of a central plaza which will enhance the project’s urban nature. The design includes a district heating-cooling system that will be managed by an ESCO (Energy Service Company), and will supply each of the building with energy from 100% renewable energy sources. This clear commitment to a novel energy model is further backed up by certification to Leed Gold and Breeam Excellent building standards. Building in under way and is due to be completed in 2014. ARCHITECTURE AND CRISIS

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Qué es ORONA IDeO Orona IDeO – innovation city es un proyecto pionero que acogerá el Ecosistema de Innovación de Orona, que destaca por ser un espacio de fusión entre diferentes actividades sinérgicas -empresa, centro tecnológico y universidad- y un laboratorio donde se aplicarán tecnologías punteras en sostenibilidad y gestión de la energía en los edificios. Un proyecto para la innovación debe ser innovador en sí mismo. Orona IDeO se adelanta al futuro a través del diseño bioclimático de los edificios y los espacios urbanos, un District Heating-Cooling de energía 100% renovable y una cubierta fotovoltaica perfectamente integrada orientada al autoconsumo y la investigación en almacenamiento eléctrico ligado a los sistemas de elevación. Su inauguración en 2014 conmemorará los 50 años de Orona.

Orona IDeO – innovation city is a pioneer design which will house Orona Innovation Ecosystem. It is of particular interest because it brings together different synergetic activities - business, a technology centre and university- and a laboratory where leading-edge technologies in sustainability and energy management in buildings will be applied. A design for innovation must be innovative in itself. Orona IDeO is overtaking the future with the bioclimatic design of the buildings and urban spaces, a district heating cooling system using 100% renewable energy sources and a perfectly integrated photovoltaic roof aimed at own consumption, and research on electricity storage linked to elevator systems. Its opening in 2014 will coincide with Orona’s fifty years.

Regional context

Contexto territorial Red de Conocimiento Donostia y su ámbito metropolitano están demostrando un gran dinamismo en materia de atracción de actividades innovadoras, talento y redes de conocimiento de diversa índole. La Capitalidad de la Cultura en 2016 y el nombramiento de Ciudad de la Ciencia y la Innovación apoyan esta apuesta conjunta como estrategia de Ciudad. Infraestructuras y movilidad sostenible El proyecto está bien servido por infraestructuras rodadas tanto de rango superior como de conectividad capilar y será visible desde el segundo cinturón de Donostialdea. A una distancia de 5 minutos se encuentran también las estaciones de cercanías de Euskotren y de Renfe, así como la futura estación de Alta Velocidad. Orona IDeO se localiza, así, en un punto central del Eje de Transformación que discurre entre Chillida-Leku (Rekalde) y el Eje Fluvial del Urumea (Hernani-Astigarraga). Por todo ello ha realizado un estudio de movilidad generada para ver las posibilidades reales de la las redes de transporte colectivo (trenes, autobús, bicicletas, redes peatonales…) así como el impacto de la implantación de políticas para el fomento de la movilidad sostenible dirigidas a los empleados, investigadores y estudiantes.

Materplan Ciudad Orona IDeO es el proyecto tractor de la ampliación del Parque Tecnológico de San Sebastián en Hernani. Los parques tecnológicos del siglo 21 buscan la integración de usos con los tejidos urbanos que aportan intensidad de uso, buena accesibilidad y servicios asociados. En este sentido, el proyecto pone en valor el concepto de ciudad como aglutinador y punto de encuentro de actividades a través de calles, plazas y espacios libres y el cuidado del paisaje. 34

What is ORONA IDeO

Knowledge network Donostia-San Sebastian and its metropolitan area are highly dynamic attracting innovative activities, talent and different types of knowledge networks. The fact that the city is European Capital of Culture in 2016 and that it was declared a City of Science and Innovation further strengthens this joint commitment as the city’s strategy. Infrastructure and sustainable mobility The Project is well served by road infrastructure, in terms of motorways and capillary networks, and will be visible from Donostialdea’s second ring road. 5 minutes away are the Euskotren and Renfe suburban train stations as well as the future High Speed railway station. Orona IDeO is located at a central point of the transformation between Chillida-Leku (Rekalde) and Urumea´s riverside (Hernani-Astigarraga). In consequence, a study was drawn up on the mobility generated in order to see the real possibilities of collective transport networks (trains, buses, bicycles, pedestrian networks), as well as the impact of implementing policies for fostering sustainable mobility aimed at employees, researchers and students.

Masterplan City Orona IDeO is the flagship project of the extension of San Sebastian’s Technology Park in Hernani. The technology parks of the 21st century seek to integrate uses in the urban framework and aim at use intensity, good accessibility and associated services. In this respect, the project updates the concept of the city as something that agglutinates and acts as a meeting point for activities in its streets, squares and public spaces and in the care of its landscape. EcoBoulevard The EcoBoulevard is the linear park shaping the backbone of the Technology Park’s new extension.

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EcoBoulevard El EcoBoulevard es el parque lineal que forma la espina dorsal de la nueva Ampliación del Parque Tecnológico. Este espacio es una imagen y un referente para el conjunto del Parque, que se caracteriza por su rica vegetación y un cuidado del paisaje en las zonas de estancia donde los peatones tendrán preferencia sobre los coches. El EcoBoulevard culmina en un escultórico mirador desde donde se observa el paisaje y se conecta con la ciudad. El interior de Orona IDeO – innovation city se estructura a través de un eje peatonal que unirá la zona de la actual rotonda con el Ecobulevar. El flujo de personas pasará a través de los edificios principal que hará de puerta entrada a la plaza. La Plaza La Plaza se configurará como un salón urbano que tendrá una serie de espacios de estancia acogedores donde los investigadores, trabajadores y estudiantes podrán compartir y hacerlos suyos con la idea de fomentar las relaciones entre personas y el intercambio de ideas. La Plaza será un espacio abierto para los ciudadanos que, junto con el Ecobulevar, se consolidará como un Parque Tecnológico Urbano.

This space is an image and reference point for the whole of the Park, and is characterised by its rich vegetation and careful landscaping in the recreation areas where pedestrians will have preference over cars. The EcoBoulevard ends in a sculpture-like observation point offering a view of the landscape, and connects with the city. The inside of Orona IDeO – innovation city is structured around a pedestrian axis which will join the area around the existing roundabout with the EcoBoulevard. The flow of people will pass through the main building which will serve as the entrance to the plaza. The Plaza The Plaza will describe an urban hall with a series of pedestrian areas welcoming researchers, workers and students who will share these spaces aimed at encouraging relationships and the exchange of ideas. The Plaza will be an open space for the people from the city and, together with the EcoBoulevard, will be consolidated as an urban Technology Park.

The project´s components Orona IDeO-innovation city is made up of different buildings:

Componentes del proyecto

Orona Zero

Orona IDeO-innovation city se compone de diversos edificios:

This building will house Orona´s corporate headquarters and Orona eic (Elevator innovation Centre) and is inspired by the circle, a constant in Orona’s brand image. Its image wants to transmit elegance, strength and elevation through an abstract formal gesture: a hollow cylinder, 90m in diameter, on a 15º incline. It rises from the ground to create a great overhang at the entrance to the Technology Park and is buried on the opposite side, allowing passage through to the other side and generating a rooffaçade for capturing energy.

Orona Zero Este edificio albergará la sede corporativa de Orona y Orona eic (Elevator innovation Centre) y se inspira en el círculo, una constante en la imagen de marca de Orona. Su imagen busca transmitir elegancia, fortaleza y elevación a través de un gesto formal abstracto: un cilindro hueco de 90m de diámetro inclinado 15ºs sobre la horizontal. Por la forma de tocar el terreno, este volumen se despega del suelo creando un gran voladizo en la zona de la entrada al Parque Tecnológico y se entierra en la parte opuesta permitiendo atravesarlo y generando una cubiertafachada captadora de energía. Edificio Fundación Orona Es un edificio “collage” cuya orientación viene impuesta por las condiciones de planeamiento. Las dos plantas inferiores son de equipamientos comunes

Orona Foundation Building it is a “collage” building whose layout is dictated by the planning conditions. The two lower storeys are for common and shared facilities such as the canteen, auditorium, library and crèche, and its purpose is to serve as a meeting point and an area for informal meetings for Orona IDeO. The two upper storeys are for use as teaching facilities at graduate and

Figura 1. Vista frontal y posterior del edificio Orona Zero. Front and rear view of the Orona Zero building. ARCHITECTURE AND CRISIS

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y compartidos como cafetería, auditorio, biblioteca y guardería, con el objetivo de que sirva de espacio de reunión y encuentros informales para Orona IDeO. Las dos plantas superiores están dirigidas a actividades docentes universitarias y de master relacionadas con la energía, donde estará la Universidad. Su fachada hacia la plaza es el telón de fondo del espacio público y busca ser muy permeable y polivalente. Edificio A3 Los dos volúmenes más pequeños constituyen un solo edificio con parte de oficinas y laboratorios orientados a la investigación en sistemas avanzados de almacenamiento eléctrico. Estas investigaciones tienen como objetivo desarrollar tecnología para la aplicación en los sistemas de elevación y en la gestión de la energía en los edificios. El edificio laboratorios tiene una fachada de U-glass, mientras que el edificio que alberga los espacios de trabajo de los investigadores busca configurar una fachada más desenfadada en colores vivos. Orona Gallery Orona IDeO va a ser un Laboratorio de la Energía donde confluirán los sistemas de generación de energía limpia integrados en la arquitectura con los sistemas de almacenamiento y consumo eficiente en los edificios. Orona Gallery será un museo y un pabellón de visitantes, que con el objetivo de enseñar y comunicar esta experiencia, contará con un Showroom que mostrará la monitorización de la gestión de la energía de los edificios a tiempo real y permitirá la visita a las instalaciones de producción de energía renovables: biomasa, solar térmica, geotermia y fotovoltaica. Plaza IDeO La Plaza se configurará como un salón urbano que tendrá una serie de espacios de estancia acogedores donde los investigadores, trabajadores y estudiantes podrán compartir y hacerlos suyos con la idea de fomentar las relaciones entre personas y el intercambio de ideas. El diseño del espacio urbano busca imprimir un carácter reconocible al conjunto de los espacios urbanos de Orona IDeO a través de un diseño en franjas que recoge la idea de los estratos y riqueza paisajística del entorno.

Arquitectura bioclimática Para un eficiente rendimiento energético de los edificios es necesario que el diseño bioclimático esté presente desde los primeros conceptos arquitectónicos. El objetivo es obtener el máximo partido de las medidas pasivas aplicadas y seleccionar los sistemas de generación y consumo de energía más adecuados para el proyecto concreto. El Edificio Orona Zero destaca por su diseño singular y riqueza compositiva, pero integra además una sensibilidad por el diseño bioclimático. Se trata de 36

post-graduate level, in energy-related subjects, and they will house the university. Its façade onto the plaza acts as a backdrop for the public space and aims at being permeable and polyvalent. A3 Building The two smaller volumes make up one building holding office space and laboratories aimed at research on advanced electricity storage systems The purpose of this research is to develop technology for its application to elevation systems and in energy management in buildings. The laboratory building has a U-glass façade whereas the building housing the offices of the researchers has a more light-hearted, brightly-coloured façade. Orona Gallery Orona IDeO is to be the Energy Laboratory combining the different systems for clean energy generation making up architecture using storage systems and efficient consumption in buildings. The Orona Gallery will be a museum and pavilion for visitors and its purpose will be to teach and transmit its experience. It will contain a Showroom for demonstrating the monitoring of the management of energy in buildings in real time and will be the access point for the facilities for producing energy from renewable sources: biomass, solar thermal, geothermal and photovoltaic. IDeO Plaza The Plaza will describe an urban hall with a series of pedestrian areas welcoming researchers, workers and students. The design of this urban space seeks to afford all of Orona IDeO’s building a recognizable character with a striped design reflecting the idea of the strata and rich landscape of its setting.

Bioclimatic architecture To achieve efficient energy performance in the buildings, the bioclimatic design must be present from the initial architectural design. The objective is to fully profit from the passive measures applied and to choose the most suitable energy generation and consumption systems for this specific project. The Orona Zero building stands out for its singular design and its rich architectural composition. What’s more, it is particularly sensitive to bioclimatic design. It is mainly devoted to office space that has large internal loads due to its occupants and to the density of the electronic equipment which dissipates heat and, at the same time, requires diffused light to avoid glare. The ground plan places the workplace near the outer façade which is mainly north facing, whereas the south-facing ring-shaped gallery distributes the flow of people and overlooks the building’s central void. This is a space of a more social nature where sun capture is welcome and does not interfere with the work space. The service ring with stairs,

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un edificio dedicado principalmente a oficinas que tiene grandes cargas internas por sus ocupantes y por la densidad de equipamiento electrónico que disipa calor, a la vez que demandan luz difusa que no cause deslumbramiento. En planta, los espacios de trabajo se sitúan en la fachada exterior que es principalmente orientación norte, mientras que la galería en forma de anillo orientada al sur distribuye los flujos de las personas y mira sobre el vacío central de edificio. Este es un espacio de carácter más social donde la captación solar es bienvenida y no distorsiona los espacios de trabajo. El anillo de servicio con escaleras, ascensores, servicios, patinillos etc. hace de buffer entre las dos zonas y estructura la profundidad de la crujía, creando diferentes situaciones espaciales debido a la geometría inclinada del edificio.

lifts, toilets, utility shafts, etc. acts as a buffer between the two areas and structures the depth of the bay, creating different spatial situations due to the building’s inclined geometry. Apart from having low thermal transmittance (U), the walls of the buildings are designed to adapt to different circumstances. The cylinder façade is made up of a curtain wall with a skin composed of triangular pixels which change from: opaque, translucent and transparent, depending on their position and the different circumstances regarding exposition to solar radiation, access to views, the relation with the use of internal space, etc. With the aid of the superposition of these variations on the façade development, and taking into account the overall transmittance and a reference threshold

Figura 2. Simulación de la radiación acumulada en los meses de verano sobre las diversas fachadas del edificio Orona Zero. Simulation of accumulated radiation on the different façades of the Orona Zero building in the summer months.

Los cerramientos del edificio además de tener una baja transmitancia (U) tienen un diseño que permite su adaptación a diferentes circunstancias. La fachada del cilindro se realiza con un muro cortina de una piel compuesto de pixeles triangulares que tienen diferente carácter: opaco, translúcido y transparente que dependiendo de su posición y de las diferentes circunstancias de exposición a la radiación solar, acceso a vistas, relación con el uso de los espacios interiores, etc. A través del ejercicio de superposición de estas variantes sobre el desarrollo de la fachada, y teniendo en cuanta la transmitancia global y un umbral de referencia para las pérdidas térmicas, se diseñan las soluciones para las fachadas exterior e interior, cada una con un ratio diferente de huecos y opacos.

for heat loss, the solutions for the outer and inner façades are designed, each with a different ratio of openings and opaque areas. Figure 3a and 3b. Studies on the façade of the Orona Zero building

Energy production In the case of the Orona Zero Building as well as the rest of Orona IDeO, the energy system is based on the premise of making the most of the district heating cooling system of the whole. This system is powered on 100% renewable energy sources: biomass, thermal solar and geothermal. The water that is heated or cooled using the district heating cooling system is distributed to the substations located in each of the

Figura 3a y 3b. Estudios sobre la fachada del edificio Orona Zero. Studies on the façade of the Orona Zero building ARCHITECTURE AND CRISIS

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Producción energética Tanto para el edificio Orona Zero como para el resto de Orona IDeO, el sistema energético se asienta sobre la premisa de aprovechar al máximo la instalación de District Heating-Cooling del conjunto. Este sistema se alimenta de fuentes de energía 100% renovables: biomasa, solar térmica y geotermia. El agua calentada o enfriada a través del DH se distribuye a las subestaciones situadas en cada uno de los edificios, y en estos puntos este flujo de energía se acomoda a los diferentes sistemas de acondicionamiento. Calefacción: - Calderas de biomasa: 2 x 600 kW - Bombas de calor geotermia: 2 x 100 kW - Instalación solar térmica: 84 kW Refrigeración: - Bombas de calor geotermia: 2 x 75 kW - Máquina de frío por absorción: 1 x 229 kW Los módulos fotovoltaicos policristalinos se integran en la cubierta de Orona Zero y tienen una potencia de 230 kWp.

buildings, and, at these points, the flow of energy is adapted to the different conditioning systems. Heating: - Biomass boilers: 2 x 600 kW - Geothermal heat pumps: 2 x 100 kW - Solar thermal installation: 84 kW Cooling: - Geothermal heat pumps: 2 x 75 kW - Absorption cooling machine: 1 x 229 kW Polycrystalline photovoltaic modules are integrated in the roof of the Orona Zero building and have a power production of 230 kWp. Heating and cooling are carried out using underfloor heating and cooling. Its distribution was designed in line with the climate-adjusted areas programmed for the building, so that the system allows for the distribution of heat and cold at the same time. To this end, work areas were designed as units for 20 to 30 workers who can work independently by adjusting climatised areas, their lighting, etc. In short, energy production from renewable sources is highly competitive when properly calculated to Figura 4. Gráfico indicando las fuentes de energía y su posición en Orona IDeO. Se indica en azul la energía eléctrica y en naranja energía térmica distribuida a través del District Heating-Cooling. Graph indicating the energy sources and their location in Orona IDeO. The energy distributed by means of the district heating cooling system is shown, in blue for electrical energy and orange, for thermal energy.

La calefacción y refrigeración se realiza mediante un suelo radiante y refrescante. Su distribución se ha diseñado en consonancia con los ámbitos de regulación climática que se prevé en el edificio, de manera que el sistema permite distribuir calor y frío de manera simultánea. A este fin se han concebido los espacios de trabajo como unidades de 20-30 trabajadores que pueden funcionar de forma autónoma ajustando las áreas climatizadas, su iluminación etc. En definitiva, la producción energética a través de renovables resulta muy competitiva dimensionada adecuadamente para los consumos previstos sobre un elevado número de horas al año, de manera que se consigue una buena rentabilidad de la instalación. Dentro del esquema energético global del proyecto los sistemas convencionales cubren puntualmente los picos de consumo, de manera que se consigue aprovechar lo mejor de cada instalación. 38

meet the expected consumption over a large number of hours a year, with the result that the installation is highly cost-effective. Within the design’s global energy scheme more conventional systems occasionally cover energy consumption peaks, thus ensuring that the best is made of each installation. Figure 5. Graph of integrated energy in Orona IDeO, where the energy flows are shown from their origin in the different primary sources to their use in the buildings. LENZ, B et al. (2010). The reality of autarkic buildings having no connection to an electricity grid and/or thermal energy grid is that nowadays they are only viable in extreme conditions. In short, it is generally accepted that net-Zero Energy Buildings are based to a greater or lesser extent on their connection to the electricity grid (VOSS, K. and MUSALL, E. (2011). These configurations help overcome difficulties related to elec-

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Figura 5. Gráfico integrado de energía en Orona IDeO, donde se muestran los flujos de energía desde su origen en las diversas fuentes primarias hasta las prestaciones obtenidas en los edificios. LENZ, B et al. (2010). Graph of integrated energy in Orona IDeO, where the energy flows are shown from their origin in the different primary sources to their use in the buildings. LENZ, B et al. (2010).

La realidad es que los edificios autárquicos y sin conexión a una red de electricidad y/o a una red de energía térmica no son opciones viables a día de hoy salvo en condiciones extremas. En definitiva está generalmente aceptado que los Edificios de Energía Neta Zero se basan en mayor o menor medida de su conexión a la red eléctrica VOSS, K. y MUSALL, E. (2011). Estas configuraciones permiten soslayar las dificultades en el ámbito del almacenamiento eléctrico, eliminar el almacenamiento de energía térmica en depósitos de enormes dimensiones y garantizar la confiabilidad del suministro energético.

tricity storage, do away with thermal energy storage in large-sized tanks and guarantee the reliability of the energy supply. The existence of an ESCO aimed at the sale of energy in Orona IDeO is a guarantee of the optimum performance of the renewable energy installation. It is important to underline the fact that this experience will be viewable inside Orona IDeO itself, as the Orona Gallery will offer tours of the District HeatingCooling facilities, and real-time energy performance together with the adjustment and control system for the buildings will likewise be demonstrated.

La existencia de una ESCO con el objetivo de venta de energía en Orona IDeO es una garantía a favor de obtener el máximo rendimiento de la instalación de energía renovable. Es importante subrayar que esta experiencia estará visible dentro del propio Orona IDeO, ya que en el edificio Orona Gallery se podrán visitar las instalaciones del District Heating-Cooling y se mostrarán a tiempo real el rendimiento energético y el sistema de regulación y control de los edificios.

Bibliografía Bibliography 1. VOSS, K. and MUSALL, E. (2011): “Net Zero Energy Buildings”. Detail Green Books. Munich 2. LENZ, B et al. (2010): “Nachhaltige Gebäudetechnik”. Detail Green Books. Munich. ARCHITECTURE AND CRISIS

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Eficiencia energética y reducción de consumos en edificios universitarios. El caso de la Universidad Politécnica de Catalunya (UPC) Energy use and energy efficiency, the way to reduce energy consumption in university buildings

Author/s: Montserrat Bosch González, Inmaculada Rodríguez Cantalapiedra Institution or Company: Universitat Politècnica de Catalunya

Abstract The Polytechnic University of Catalonia (UPC) has been developing since 1996 a number of actions and strategies to reduce the energy consumption of its 96 buildings. From the collaboration agreement signed in 2006 with the Catalan Institute of Energy (ICAEN), UPC has agreed to develop measures to encourage energy savings and enhance energy efficiency on its own buildings, distributed over ten campuses. One of the first actions carried out was the implementation of the Resource Consumption Efficiency Plan (PECR), which culminated in 29 energy audits. These were performed by Technical Architecture and Building Engineering students as a Final Degree Project. In parallel, the UPC developed the SIRENA project (Information System of Energy and Water Consumption), which is an online tool that provides dynamic information on electricity and water consumption, as well as occupation and activities that are carried out in their buildings. This tool has allowed comparing different rates of consumption for each building and generating consumption charts showing their evolution over the years (from 2006 to present). The object of this communication is to present the achievements accomplished by the UPC during these years in terms of: reducing energy consumption, the involvement of all the stakeholders in the commitment to sustainability and the need to work on encouraging energy efficiency as institution strategy. ARCHITECTURE AND CRISIS

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Antecedentes

Precedents

La Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) lleva desarrollando, desde el año 1996, diversas actuaciones y estrategias con el objetivo de reducir el consumo energético de sus 96 edificios y, en consecuencia, las emisiones de gases con efecto invernadero.

The Polytechnic University of Catalonia (UPC) has been developing since 1996, several actions and strategies to reduce the energy consumption of its 96 buildings and, consequently reducing greenhouse gas emissions.

A partir del acuerdo de colaboración firmado a finales de diciembre de 2006 con el Instituto Catalán de la Energía (ICAEN), la UPC se comprometió a desarrollar medidas para estimular el ahorro energético y potenciar la eficiencia energética en sus edificios, distribuidos en diez campus universitarios en todo el territorio de Catalunya.

In late December 2006 the UPC signed a collaboration agreement with the Catalan Institute of Energy (ICAEN). The UPC agreed to develop measures to encourage energy saving and enhance energy efficiency in UPC buildings spread over ten campuses throughout the territory of Catalonia.

Una de las primeras acciones que se llevó a cabo fue la implantación del Plan de Eficiencia en los Consumos de Recursos (PECR), que consistió en realizar una evaluación energética de diversos edificios de muy distintas configuraciones, usos, y tipologías constructivas, para hacer una primera aproximación a las realidades energéticas en cuanto a la demanda energética, la eficiencia de los sistemas y las pautas de uso y gestión de los centros docentes. El PECR se concretó en 29 auditorías energéticas realizadas durante los años 2004/2006. La metodología utilizada en estos trabajos se publicó en formato libro1, y en un artículo en revista científica2. En paralelo, dadas las necesidades que mostraron las auditorías, la UPC desarrolló el proyecto SIRENAi (Sistema de Información del consumo de Recursos Energéticos y de Agua), que es una herramienta en línea que proporciona información dinámica de los consumos en electricidad y agua, ocupación de los edificios y de las actividades que en ellos se desarrollan. Esta herramienta ha permitido comparar diferentes índices de consumo (kWh/m2, kWh/ usuario, kWh/crédito docente, kWh/por uso, etc.) y generar para cada edificio las gráficas de consumo y su evolución a lo largo de los años (desde el 2006 a la actualidad)3.

Metodología Para la realización de las auditorías energéticas de los edificios universitarios, se contó con la participación de 21 estudiantes de la titulación de Arquitectura Técnica y de Ingeniería en Edificación que trabajaron durante 6 meses bajo la supervisión de tres docentes y en colaboración con los distintos encargados de mantenimiento de los edificios. Este sistema comportaba un seminario semanal en el que se discutían los progresos, se aportaba información para avanzar de manera ordenada y se exponían las distintas experiencias. Cada estudiante debía responsabilizarse de su propio trabajo de auditoría pero se le animaba a compartirlo con sus compañeros para promover el aprendizaje cooperativo, lo que además permitía asegurar un nivel de calidad homogéneo.

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One of the first actions carried out was the implementation of the Resource Consumption Efficiency Plan (PECR). The Plan consisted on undertaking an energy building assessment of several buildings with different configurations, uses and construction types, in order to make a first estimate in terms of energy demand, system efficiency and patterns of use and management of the schools. The PECR concluded with 29 energy audits performed by Final Degree Project students from Technical Architecture and Building Engineering, tutored by the faculty of the School of Building Construction of Barcelona (EPSEB) during the years 2004/2006. The methodology used in this work was published in book form “Energy Building Assessment. The experience of the UPC, analysis methodology” and in the article “Involvement of final architecture diploma projects in the analysis of the UPC buildings energy performance as a way of teaching Practical Sustainability”2. In parallel, the UPC developed the SIRENAi project (Information System of Energy and Water Consumption), which is an online tool that provides dynamic information on electricity and water consumption, as well as occupation and activities that are carrier out in their buildings. This tool has allowed comparing different consumption rates for each building (kWh/ m2, kWh / user, kWh / credit teaching, kWh / per use, etc.), and generating usage charts showing their progression over the years (from 2006 to present)3.

Methodology The development of the project was planned for a six months period, which involved 21 Technical Architecture and Building Engineering students from the Building School of Barcelona (EPSEB), three lecturers and various staff members from the Environmental and Maintenance Offices and other units. Within the project was included a weekly seminar in order to discuss its progress and any arising issues, and also to share information and experiences. In conclusion, it was an enriching experience for the students. Each student was expected to do her/his own work, but they were also encouraged to collaborate and share their experiences, aiming for a high and consistent quality of work done.

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Una vez establecido el programa de trabajo, se suministró al estudiantado diversas herramientas y modelos de documentos de trabajo para que los trabajos de auditoría se adaptasen al índice del programa establecido (Fig.1) y que consistió en: • Recogida de características generales y de datos en un documento específico con la información arquitectónica y constructiva de la envolvente de los edificios, estructura y distribución interior y la caracterización de las soluciones constructivas; • Estudio de los recursos energéticos utilizados: electricidad, gas, agua y otros combustibles • Análisis grafiado sobre planos de los sistemas de iluminación, calefacción, aire acondicionado, equipos y maquinaria e instalación de agua, además de la recogida sistemática en hojas de cálculo de todos los elementos. • Monitorización de temperaturas y consumos • Análisis de los datos obtenidos sobre la eficiencia energética de los edificios • Y propuestas de las intervenciones que deberían realizarse. Durante la realización de las auditorías energéticas se comprobó que existían 4 líneas de actuación posibles: • Intervenir sobre la piel del edificio para reducir la demanda energética • Actuar sobre los sistemas de instalaciones para mejorar su rendimiento • Concienciar a los usuarios de la necesidad de unas pautas de comportamiento más sostenibilistas • Comunicar a los gestores los resultados y formar a los implicados en el uso y manejo de los edificios de las posibles mejoras que implicaban una mayor eficiencia en el consumo de los recursos. En este sentido, y a modo de ejemplos, se comprobó que la mayoría de edificios sufrían importantes pérdidas de calor por falta de aislamiento en las partes opacas de la envolvente y por carpinterías obsoletas: las propuestas de intervención pasaban por aislar forjados en contacto con el exterior (aularios sobre porches); cambiar vidrios y carpinterías; y solucionar las filtraciones de aire que se producían por diversos desperfectos en la piel del edificio. Respecto a los sistemas, se hacía un uso frecuente de iluminación artificial en espacios no ocupados (lavabos, aulas, pasillos) o con suficiente luz natural (ya que no se apagaban las luces cuando éstas eran innecesarias). Además había problemas de sobre dimensionado en la iluminación de las aulas (1000 lux sobre superficie de trabajo cuando el CTE HE3 indica 500 lux). Se comprobó que en distintos espacios, las temperaturas interiores eran superiores a las temperaturas de confort, por lo que se producía un sobreARCHITECTURE AND CRISIS

Fig 1 Esquema de la metodología para la evaluación energética de edificios

Once the program was established, the students were provided with tools and standardised forms in order to adapt to the different assessment projects to the program framework (Fig. 1) established in advance, consisting on: • Summary of general characteristics and survey data using specification data sheets gathering architectural information, building envelope type, internal layout, structure and building construction type; • Study of energy resources: electricity, gas, water, and other fuels; • Analysis of services facilities: lighting, air conditioning, energy and outfitting, and water pipes, providing plans and sets of data sheets compiling all the information; • Energy consumption monitoring; • Data analysis and assessment of the energy efficiency of the building; • Proposals for actions to be taken. A total of 29 energy audits were carried out on different types of buildings: schools, sports facilities, libraries and administration buildings and services. While carrying out the energy audits, it was recognised four possible lines of action: • Intervention on the building envelope to reduce energy demand. 43


consumo en calefacción innecesario y por lo que se recomendó bajar las temperaturas de consigna o la colocación de válvulas de control en los radiadores. También se detectaron sistemas de calefacción eléctricos que habría que ir substituyendo por otros de mayor rendimiento. Una de las incidencias comúnmente detectadas fue la de horarios excesivos de calefacción encendida (de 7:00 a 21:00h cuando se comprobó que podía garantizarse el confort con un horario de encendida de 7:00 a 19:00h). Hay que señalar que los ahorros que un cambio de pautas puede significar en el consumo van, en algunos casos, desde el 25% en febrero al 40% en noviembre. También se propuso apagar la calefacción en el horario de mediodía o el establecimiento de temperaturas de consigna de 20ºC en lugar de los que estaban estipulados a 22ºC. Todas estas medidas tomadas de manera conjunta podían significar ahorros de hasta un 70% con un coste de intervención de 0 €. Otro problema generalizado era lo que hemos dado en llamar “consumos lecho” o “consumos fantasma”, que es el consumo de fondo que se produce cuando los edificios están desocupados (períodos nocturnos y vacaciones) y que en algunos casos llegaba a ser de hasta un 30% de los consumos punta. Se debían detectar las causas de estos consumos, relacionados por un lado con las salas de servidores que deben estar permanentemente climatizadas pero, muchas veces, causados por la falta de concienciación energética de los usuarios. Finalmente, se comprobó que era necesaria una formación de los encargados de la gestión y mantenimiento de los edificios así como disponer de una información transparente de los consumos que se estaban produciendo en cada momento para poder gestionar mejor los recursos. A la vista de los resultados obtenidos y con el objetivo estratégico de reducir los consumos energéticos de los edificios, la propia institución detectó la necesidad de elaborar una herramienta que permitiese conocer los datos dinámicos de los edificios (consumos de gas, electricidad y agua y las ocupaciones y actividades que se llevaban a término) así como los estáticos (características arquitectónicas, tipologías edificatorias, sistemas energéticos y equipamientos varios) con el objetivo de poder comparar datos históricos, tendencias de consumos y algunos indicadores ambientales (por ejemplo los kWh/m2, kWh/ usuario, kWh/ECTS, kWh/tipología de uso)4. Todo ello llevó al desarrollo de la herramienta SIRENA, que permite gracias a la red de monitorización, conocer los consumos de la mayoría de edificios que usa y gestiona la UPC (86 de los 96 que tiene en propiedad y que suponen el 93% de la superficie total) y en ella se pueden consultar los consumos históricos de todos aquellos edificios que tienen monitorizados los sistemas e instalaciones. Esto permite 44

• Review the services systems to improve their performance. • Educate users to behave in a sustainable manner. • Communicate the results to the school management and training those involved in the use and management of the buildings, to implement possible improvements in resource consumption efficiency. In this regard, as an example, it was found that most buildings suffered from significant heat loss due to the lack of insulation in the opaque parts of the envelope and through the obsolete joinery of the openings. The proposal for intervention was to insulate floor slabs in contact with external temperatures (lecture halls over porches), change glass panes and window frames, and fix air drafts produced by different defects on the building envelope. On regards the services, it was frequent the use of artificial lighting in unoccupied spaces or with natural light (toilets, classrooms, corridors). Sometimes the lights were switched on even when they were not necessary. In addition was noticed that the classrooms had oversized lighting (1000 lux on work surface when the CTE indicates HE3 500 lux). It was found in several areas that internal temperatures were higher than standard temperatures of comfort, producing an unnecessary overuse of the heating. Therefore, it was recommended lowering the set point temperature or otherwise using control valves on the radiators. It was noticed the use of electric heating systems that could be replaced by others systems with higher performance. One of the incidents commonly detected was that the heating was turned on throughout the day (7:00 to 21:00 when comfort temperature could be guaranteed with a burning time of 7:00 to 19:00 h). It should be noted that changing patterns of use could affect the consumption savings in some cases, from 25% in February to 40% in November. It was also suggested turning off the heating during the afternoon or setting up a new set point temperature of 20°C instead of 22°C as established till then. All these measures taken together could produce savings of up to 70% with an intervention cost of 0 €. Another widespread problem was the so called “ghost consumption”, which is the background consumption that occurs when buildings are unoccupied (during the night and on holidays). In some cases was up to 30% of peak consumption. It was identified the causes of this use, related on one hand with server rooms that need to be permanently air conditioned but on the other hand it was often caused by the lack of awareness of energy users. Finally, It was evident the need for building maintenance manager training as well as providing consistent information on the services consumption taking place at all times to improve management of the resources on place.

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comprobar por un lado los consumos que se están produciendo en cada momento pero sobretodo los resultados de ahorro que se consiguen a partir de las distintas intervenciones que, en clave energética, se han realizado en distintos edificios a lo largo de los últimos años.

Resultados A partir de los resultados documentados en el Proyecto Final de Grado “Comparativa de estrategias de intervención para el ahorro energético en edificios construidos”5 y de los datos extraídos de los Informes SIRENA 2009ii y 2010iii se han escogido dos edificios de referencia para exponer los resultados obtenidos: Biblioteca Rector Gabriel Ferrater. El edificio fue objeto de una evaluación energética realizada el año 20067. Esta biblioteca resultaba ser el 4º edificio más consumidor de la UPC, por lo que fue también estudiado durante un año por un grupo de estudiantes universitarios dentro del proyecto Consumint Barcelonaiv. De estos trabajos se extrajeron las siguientes conclusiones: • Debido a las características constructivas del edificio, con una fachada vidriada orientada a sur-este con escasa protección solar, resultaba muy difícil mantener unas condiciones térmicas confortables en el interior del edificio, hasta el punto que había algún espacio inhabilitado para el uso debido a las altas temperaturas que registraba; • Durante los meses de verano, a pesar del descenso importante de usuarios, son se hacía una gestión de los espacios ocupables, por lo que se mantenía toda la biblioteca climatizada; • Se detectó un exceso de iluminación artificial; • Aproximadamente el 50% del consumo enegético total del edificio correspondia a climatización (que funciona completamente con electricidad). Aún así, el grado de disconfort térmico era elevado, lo que indicaba que las medidas de ahorro podían significar también una mejora de las condiciones térmicas; • Había poca relación entre las temperaturas exteriores y las interiores. La medidas de ahorro energético se concretaron en: • Gestión de los espacios en función de la ocupación, reduciendo los espacios abiertos al público en épocas de baja afluencia; • Reducción del consumo en climatización ajustando las temperaturas de consigna en función de la época del año y de las zonas del edificio; elaborar un calendario horario por día y planta según necesidades; y elaborar un manual de uso de los aparatos de aire acondicionado. • Instalar láminas solares en la fachada vidriada más expuesta a la incidencia solar y plantar árboles ARCHITECTURE AND CRISIS

Taking into account the results obtained and aiming to reduce energy building consumption as a strategic objective, the UPC identified the need to develop a tool that allowed the knowledge of the dynamic data of the buildings (gas, electricity and water consumption and the occupancy and activities carried out within them) and the static data (architectural features, building types, energy systems and equipment) in order to compare historical data, consumption trends and environmental indicators (eg kWh/m2, kWh / user, kWh / ECTS, kWh / type of use)4. This led to the development of the tool called SIRENA, which allow us to know through a monitoring network system the energy consumption of most buildings that the University uses and manages (86 of 96 building that owns and comprising 93% of the total area). It is possible to consult the historical consumption of those buildings with systems and facilities monitored. With this tool it is possible to check the consumption taking place at all times but most of all, the overall saving results achieved from the interventions targeting energy efficiency carried out in several buildings throughout the years.

Results From the results documented in the Final Degree Project “Intervention strategies comparison for energy savings on existing buildings” and data extracted from SIRENA Reports 2009ii and 2010iii , it has been chosen two buildings as examples to expose the achieved results. Rector Gabriel Ferrater Library An energy building assessment was carried out on 20066. This library was on fourth position on energy consumtion of all UPC buildings, so it was also studied for the period of a year by a group of university students in the project Consumint Barcelonaiv. Within this work the following conclusions were drawn: • Due to the architectural characteristics of the building with a glazed facade facing south-east and little sun protection, it was very difficult to maintain comfortable temperature conditions inside the building, to the point that some areas were not allowed for general use because the high temperatures recorded; • During the summer months, despite the significant decrease of users, there was a management of spaces to be used, so the library was kept air conditioned throughout; • It was detected an excessive use of artificial lighting; • Approximately 50% of the total building consumption energy was used to air conditioning (which runs fully on electricity). Still, the degree of thermal discomfort was high, indicating that saving measures could also mean improved thermal conditions; 45


de hoja perenne como protección permanente del exceso de radiación solar durante todo el año;

• There was little relationship between outdoor and indoor temperatures.

• En relación a las instalaciones lumínicas, se propuso elaborar un calendario con los horarios de encendido y apagado de las luminarias ajustándolo a las necesidades de iluminación para cada día y para cada planta del edificio; substituir las luminarias permenentemente encendiads por LEDs; instalar sistemas de encendido y apagado con detectores de presencia en zonas de uso restringido; y aprovechar la luz natural de manera manual por parte del personal de la biblioteca además de la instalación de sensores lumínicos.

The energy saving measures were implemented by:

Los resultados obtenidos después de la puesta en funcionamiento de estas medidas se pueden comprobar en la Fig. 2 Edificio Vertex El edificio Vértex, fue objeto de una evaluación energética en el año 2005. Está ocupado por las oficinas de los Servicios Generales de la Universidad, por lo que se considera un edifico de uso administrativo. En el año 2009 se iniciaron una serie de medidas con el objetivo de reducir los consumos energéticos, centradas en la generación de una red de actores cómplices para articular un proceso de reconsideración de los usos y gestión del edificio. Al margen de las distintas actuaciones llevadas a término en el ámbito de la reducción de residuos y mejora de la recogida selectiva, se detectaron las siguientes líneas de actuación en el ámbito energético: • Las protecciones solares de las fachadas se diseñaron, en su día, sin tener en cuenta la incidencia solar que recibían, con persianas que bloqueaban la entrada de luz natural y cortinas que sólo servían como elemento de control lumínico y como reductores de sensación térmica de los ocupantes; • Las condiciones de confort, medidas en distintos espacios, mostraron un alto grado de disconfort, con espacios a 25ºC incluso estando climatizados, debido a un inadecuado uso de los sistemas de climatización por parte de los usuarios, por las características constructivas del edificio y también por los cambios de uso sufridos.

• Management of the spaces by occupation rates, reducing spaces open to the public in off-peak times; • Reducing energy usage adjusting air conditioning temperature setpoint depending on the time of year and areas of the building, and producing a timetable schedule by day and floor as needed, and a manual of use for air conditioners systems. • Installing solar film on the glazed façade that was most exposed to the sunlight and planting evergreens trees as permanent protection from excessive solar radiation throughout the year; • With regards to lighting facilities it was proposed to develop a timetable for switching on and off the lights and adjust it to the lighting requirements for each day and for each floor; replace fixtures switched on permanently with LEDs; install systems with motion detectors in areas of restricted access; use of natural light controlled manually by the library staff and the installation of light sensors. The results obtained after the commissioning of these measures can be seen in Figure 2. Vertex Building The building Vertex was subjected to an energy assessment in 20057. This building is used by the General Services offices of the University, is therefore considered a building for administrative use. On 2009 a set of measures were carried out to reduce energy consumption, focusing on the creation of a network of stakeholders to articulate a process to review its uses and building management. Together with several actions carried out regarding waste reduction and improving the selective waste collection, it was found the following lines of action regarding energy efficiency: • The shading of the facades was originally designed regardless of the direct sunlight they received, with shutters blocking the entry of natural light and curtains that only served as a control for reducing natural lighting and thermal sensation for the occupants;

Algunas de las propuestas llevadas a término fueron:

• The conditions of comfort measured in different areas, indicated a high degree of discomfort, with

Fig 2 Evolución del consumo eléctrico de la BRGF

Fig 3 Evolución del consumo eléctrico del edificio Vèrtex

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• Promover la ventilación nocturna con la intención de liberar carga térmica y retardar el calentamiento de los espacios al día siguiente, reduciendo así las necesidades de climatización artificial; • Optimizar la herramienta de gestión del sistema de climatización adaptando las necesidades a los usos actuales del edificio y a la verdadera ocupación de los espacios; • Se propuso utilizar los sistemas de iluminación en función de las verdaderas necesidades lumínicas aprovechando la zonificación, la instalación de fotosensores, y revisar los horarios de consigna de encendido y apagado de la iluminación del edificio; • A partir de la monitorización del edificio con la herramienta SIRENA, se detectaron los elevados consumos lecho del edificio en los períodos en que estaba desocupado. Para reducir estos consumos se implicó a los gestores y técnicos de mantenimiento del edificio y se llevó a térmico una campaña de concienciación de los usuarios identificando y cuantificando el consumo energético que correspondía a cada usuario. Aún no asumiendo la reducción de los consumos lecho deseable, si se ha constatado que éstos se han reducido a la mitad (de 90kWh a 47kWh). La aplicación estas medidas (entre otras de menor calado) han significado una importante reducción de los consumos también en este edificio, como se observa en la Fig 3.

Conclusiones Las estrategias para la reducción de consumos energéticos en edificios públicos necesitan ser planteadas por las instituciones como un compromiso que involucre a toda la comunidad. En el caso que presentamos, a partir de un Plan General propuesto por la Universitat Politècnica de Catalunya y que se inició el año 2003 con la ejecución de las evaluaciones energéticas de algunos edificios, se ha ido implementando con nuevas herramientas y actuaciones concretas que han significado ahorros importantes en el consumo de recursos, ya sean éstos eléctricos o de gas, lo que significa una reducción de las emisiones de CO2, como de agua.

spaces at 25 °C of temperature even when air conditioned. This situation was due to inappropriate use of air conditioning systems by users, the architectural characteristics of the building and the various changes of use over time. Some of the proposals carried out were: • Promote night ventilation aiming to reduce thermal load and slow down the warming up of the spaces the next day, thereby reducing the need for artificial air conditioning; • Optimize the management tool of the air conditioning system adapting the actual needs to the current uses of the building and the real occupation rate; • It was proposed to use lighting systems based on the actual lighting needs, taking advantage of zoning, installation of photo-sensors, and reviewing lighting timetables for switching on/off within the building; • From the monitoring of the building with the tool SIRENA, there was detected a high energy usage during unoccupied periods. Managers and maintenance technicians were involved together to reduce this energy consumption and it was carried out a campaign to increase awareness within users identifying and quantifying energy usage corresponding to each user. The desirable reduction in energy consumption during unoccupied periods was not achieved; however it was reduced to half (from 90kWh to 47kWh). Implementing these measures (among others of lesser importance) has incurred on significant savings on energy consumption in this building, as shown in Fig 4.

Conclusions The institutions must establish strategies for reducing energy consumption within public buildings as a compromise to involve the whole community The General Plan proposed by the Polytechnic University of Catalonia began in 2003 with the implementation of energy assessments of some buildings. Since then the Plan has been implemented with new tools and specific actions that concluded in significant savings on resources consumption, such as electrical or gas, which means a reduction in CO2 emissions, and water use.

Fig. 4 Tabla comparativa de los consumos eléctricos de los distintos edificios objeto de evaluación energética, antes y después del estudio. Se comprueba que en la mayoría se ha mejorado la eficiencia energética y que aquellos en los que se detectaron mayores consumos las medidas de reducción de consumos han sido efectivas. ARCHITECTURE AND CRISIS

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La implicación de todos los agentes que conforman la comunidad universitaria, desde gestores, personal docente, de administración y de servicios y también del estudiantado, proporciona excelentes resultados, entre los que cabe destacar la concienciación de los usuarios en comportamientos más sostenibilistas pero también en la capacitación de los futuros profesionales que desarrollan sus trabajos finales de carrera en ejercicios reales que se traducen en cambios de profundo calado.

The involvement of all stakeholders that make up the university community, from management, teaching staff, administration, to services and students, has shown excellent results. Among all of them it is noticeable the increase of awareness on sustainable manners within users and also the training of future professionals who produced their Final Degree Projects using real examples that result in remarkable improvements.

Notas Notes i

http://www.upc.edu/sirena/

ii

http://www.upc.edu/sirena/docs/informe_sirena_2009.pdf

iii

http://www.upc.edu/sirena/docs/informe_sirena_2010.pdf

iv

http://www.upc.edu/sostenible2015/dialegs/

Bibliografía Bibliography 1. Bosch, López, Rodríguez, Ruiz. Energy Building Efficiency Assessment. The case of the UPC, analysis methodology. 2006 2. Cantalapiedra, I.; Bosch, M.; López, F. Involvement of final architecture diploma projects in the analysis of the UPC buildings energy performance as a way of teaching practical sustainability. Journal of Cleaner Production. 2006, vol. 14, núm. 9-11, p. 958-962 3. Mata, E.; López, F.; Cuchí, A. Optimization of the management of buildingsstocks: An example of the application of managing heating systems in university buildings in Spain. Energy and Buildings. 2009, vol. 41, p. 1334-1346. 4. Rodríguez González, A.B.; Vinagre Díaz, J.J.; Caamaño, A.J.; Wilby M.R Towards a universal energy efficiency index for buildings. Energy and Buildings, 2011, Vol 43, p. 980-987. 5. Sabaté I Ibáñez, J.M., Rodríguez Cantalapiedra, I. Intervention strategies comparison for energy savings on existing buildings. Three Study cases UPC: l’ETSAV, la BRGF i VÈRTEX Building. Final degree work. 2012 6. Via Marconal, Albert. Energy Building Efficiency Assessment. Biblioteca Rector Gabriel Ferrater Campus Nord. 2006 7. Pérez Ribó, Cristina. Energy Building Efficiency Assessment. Edifici Vèrtex Campus Nord. 2006 48

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La ciudad de los ancianos. La mejora de la autonomía personal a través de la adaptación del medio urbano The city of the elderly. Fostering personal autonomy through urban adaptation.

Author/s: Luca Brunelli Institution or Company: Universidad CEU Cardenal Herrera (Grupo Investigación GICA)

Abstract Urgent changes in developed societies across any sector are brought by an aging population and its correlated demographic shift. These changes imply new needs and requirements for the environment and especially for the urban one. The promotion of personal autonomy understood as the ability to perform independently activities of daily living will be a priority for policies aimed at maintaining the quality of life of the elderly. Urban design and planning can make an important contribution to this reconquest of personal autonomy and especially in those aspects that foster the performance of everyday activities like buying fresh food, access to health services or visit friends and family. There is a need to opt for an urban livability that takes into account the relationship between psychophysical capacities of the elderly and the environment. The resulting “city of the elderly” will combine urban complexity with spatial, material, and cognitive accessibility criteria. ARCHITECTURE AND CRISIS

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Introducción

Introduction

Un nuevo factor de crisis se proyecta a corto y medio plazo sobre nuestras ciudades. Entre una cuarta parte y un tercio de la población de Europa, Norte América, Australia y Japón, y de buena parte de aquellos países en transición demográfica de Asia y América Latina será mayor de 65 años en pocas décadas. Los ancianos van a constituir un capital social, el mejor educado y formado de la historia de la humanidad, que nuestras sociedades no pueden permitirse el lujo de desperdiciar ni tampoco correr el riesgo de convertir en un lastre para las generaciones más jóvenes. Como sociedad en su conjunto tenemos que superar una visión negativa de las personas mayores y poner en práctica un cambio de modelo social que la Organización Mundial de la Salud viene llamando de “envejecimiento activo”. Desde la medicina y la geriatría en particular hay que seguir trabajando para contrarrestar el envejecimiento, la llamada “compresión de la morbilidad”, (1), alargando todo lo posible la “expectativa de vida independiente” que hoy en día alcanza de media los veinte años a partir de la edad de jubilación. Esta etapa cada vez más larga de la vida de las personas tiene que fundamentarse en el derecho a la autonomía personal, un derecho que atañe tanto a la libertad de tomar decisiones personales acerca de cómo vivir así como a la posibilidad de desarrollar las actividades básicas de la vida diaria como por ejemplo el cuidado personal, la gestión del hogar, la compra, la visita a amigos y familiares, etc.

A new factor of crisis is projected in the short and medium term on our cities. Between one quarter and one third of the whole population of Europe, North America, Australia and Japan, and many of those countries in demographic transition in Asia and Latin America will be over 65 years in a few decades. The elderly will constitute a capital, the best educated and trained in the history of mankind, that our societies cannot afford either to waste or to risk make it a burden to younger generations. As society as a whole we have to overcome a negative view of older people and implement a social paradigm shift that the World Health Organization is now calling “Active Aging”. From medicine and geriatrics field in particular we must continue working to counteract aging process (the “compression of morbidity”1, in order to extend as much as possible the “independent life expectancy” that today has already reached on average twenty years from retirement age. This increasingly longer stage of life must be founded on the right to personal autonomy. A right that concerns both the freedom to make personal decisions about how to live as well as the ability to perform basic activities of daily living such as personal care, household management, shopping, visiting friends and family, etc. Demographic change raises new needs and requirements for the environment and especially for the city where most of the population now live. These urban environments are not usually planned or regenerated for all. The autonomy and security needs of vulnerable population groups such as children, the young and the elderly, when taken into account, are dealt partially and in a palliative way. It is not common to find a greater reformulation of the urban livability parameters as a whole. Valuable insights emerge from the health sciences on the relationship between environment and psycho-physical well-being of the elderly and of its impact on quality of life. These findings should lead to an adaptation of the cities, especially those pointing at an active lifestyle and greater independency.

El cambio demográfico plantea nuevas necesidades y requerimientos para el entorno físico y especialmente para el urbano donde reside la mayoría de la población. Se trata por lo general de entornos urbanos que cuando han sido planificados y/o trasformados, no lo han sido para todos. Las necesidades de autonomía y seguridad de grupos demográficos más vulnerables como niños, jóvenes y ancianos cuando se han tenido en cuenta ha sido de forma parcial y paliativa, sin intentar reformular los parámetros que contribuyen a una mejora de la habitabilidad urbana en su conjunto. Desde las ciencias de la salud surgen indicaciones valiosas sobre la relación entre el ambiente y el bienestar psicofísico de los ancianos que inciden en su calidad de vida y que deberían llevar a una adaptación de las ciudades y especialmente aquellas medidas que permitan mantener una vida activa e independiente.

Cambio demográfico y capital social Por primera vez en la historia de la humanidad, en un horizonte temporal de 30 a 40 años, la pirámide de la población llegará a ser invertida. En 1960 había 3 jóvenes (0-14 años) por cada persona mayor de 65, en 2060 el ratio medio llegará a ser de 1 a 2. En España había 3,3 millones de mayores de 65 años en 1970, un 9,7% de la población total, hoy este porcentaje ha subido alrededor del 16,6% y seguirá 50

Demographic change and social capital For the first time in history on a time horizon of 30 to 40 years the population pyramid will be inverted. In 1960 there were 3 young (0-14 years) for each person over 65, in 2060 the average ratio will be 1 to 2. In Spain there were 3.3 million over 65 years in 1970, 9.7% of the total population, today this percentage has risen about 16.6% and will continue to rise in coming decades as reaching demographic forecasts 31.5% in 2050. In this year the incidence of the total population over 80 years old would reach an 11.3%. This phenomenon, more striking in the developed societies of Europe, Asia and America but also in those in advanced demographic transition of Latin America, is the result of the combination of a low birth rate with an increasing life expectancy.

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subiendo en las próximas décadas llegando a alcanzar según las previsiones demográficas el 31,5% en el año 2050, con una incidencia del 11,3% de la población total de los mayores de 80 años. Este fenómeno, cada vez más marcado en las sociedades más desarrolladas de Europa, Asia y Estados Unidos y también en aquellas en transición plena o avanzada de América Latina, es el resultado de la combinación de una baja tasa de natalidad junto con un progresivo aumento de la esperanza de vida. Linda P. Fried, epidemióloga y geriatra, rectora de la Mailman School of Public Health de la Universidad de Columbia en Nueva York, en una conferencia que impartió recientemente2 afirmó que los ancianos son el único recurso natural en aumento frente a la crisis energética y medioambiental en la que estamos avanzando. Según la doctora Fried no podemos permitirnos el lujo de excluir este capital social que es el mejor formado y educado en la historia de la humanidad y debemos crear las condiciones para que nuestras sociedades puedan aprovecharlo en beneficio de todos. Hay razones económicas detrás de este planteamiento como, la imposibilidad de garantizar servicios asistenciales de calidad para un creciente porcentaje de población anciana de acuerdo a un modelo geriátrico que necesariamente tendrá que potenciar la gerontología preventiva3. También hay razones de solidaridad intergeneracional ya que si no enfrentamos a tiempo este problema tendremos consecuencias dramáticas para las generaciones futuras que deberán suplir la falta de autonomía de las personas mayores derivadas, entre otros factores, de las carencias del entorno urbano. Es necesario superar el modelo obsoleto de vida tripartida, “estudio, trabajo y jubilación” y considerar como imperativo social el dar otro sentido a estos años, un proceso que la Organización Mundial de la Salud (OMS) define como “envejecimiento activo” y que consiste en “optimizar las oportunidades de salud, participación y seguridad a fin de mejorar la calidad de vida a medida que las personas envejecen.”4 En España el Libro Blanco del Envejecimiento Activo publicado por el Ministerio de Sanidad y Políticas Sociales en 20105 hace hincapié en que el término “activo” está a indicar que los ancianos no solo están activos física o económicamente sino también que participan plenamente en la vida social, cultural, espiritual y cívica. Una participación y un estilo de vida que necesariamente irá cambiando en las próximas décadas. El sociólogo suizo François Höpflinger6 señala como no se puede desvincular el proceso demográfico del envejecimiento del cambio social. Nuevas generaciones con estilos de vidas e historias vitales muy diferentes a las anteriores están envejeciendo y este fenómeno tiene un impacto sobre los “modelos de envejecimiento”. Un cambio que empieza a apreciarse en las encuestas más recientes del Instituto de Mayores y Servicios Sociales7 donde emerge que se valora positivamente la vida autónoma con una ARCHITECTURE AND CRISIS

Linda P. Fried, epidemiologist and geriatrician, dean of the Mailman School of Public Health of Columbia University in New York affirmed recently in a conference2 that the elderly are the only growing natural resource as compared to energy and environment crisis. According to Dr. Fried we cannot afford to exclude this social capital and we must create the conditions so that our societies can harness it. There are economic reasons behind this approach. First, the inability to ensure quality care services for a growing percentage of elderly population according to a geriatric model that will necessarily enhance preventive gerontology3. There are also reasons of intergenerational solidarity because if we do not tackle this problem in time we will have dramatic consequences for future generations. These would have to address the lack of autonomy of elderly caused, among other factors, by the inadequacy of the urban environment. It is necessary to overcome the outdated model of tripartite life “study, work and retirement” and consider the social imperative to give another meaning to these years. This is a process that the World Health Organization (WHO) defines as “Active Aging” and that means “optimizing opportunities for health, participation and security in order to improve the quality of life as people age”4. In Spain the White Paper on Active Ageing was published by the Ministry of Health and Social Policy in 20105. It emphasizes the term “active” as to indicate that the elderly are not only physically and economically active but also fully participating in the social, cultural, spiritual and civic life. The Swiss sociologist François Höpflinger6 points out that it is not possible to untie demographic shift from social change. New generations with lifestyles and life stories very different from previous ones are now ageing and this trend has an impact on “models of aging”. A change that is already possible to appreciate in recent surveys of the Institute of Aging and Social Services 7. It emerges that the elderly appreciate the independent living with a more proactive, entrepreneurial, less passive and less care-pending. The “active aging” is no longer a public health model and it begins to evolve into a social reality where the right to personal autonomy takes a greater importance.

Personal autonomy, dependence and seniors citizens The concept of personal autonomy has different meanings reflecting the complexity of the theoretical and socio-cultural context in which it develops. A definition that echoes the theories of universal needs and competencies developed by several authors 8,9 described it as one of the 4 areas of basic needs that underpin the “quality of life” for the elderly beside control, self-realization and pleasure. Autonomy is defined as “an individual’s right to be free from interference by others”10. We should also consider the right to “personal autonomy for the elderly, founded 51


actitud más proactiva y emprendedora y menos pasiva y pendiente de ayudas. El “envejecimiento activo” deja de ser un modelo de salud pública y empieza a convertirse en una realidad social en la que el derecho a la autonomía personal adquiere un gran peso.

Autonomía personal, dependencia y personas mayores El concepto de autonomía personal tiene diferentes acepciones cuya complejidad son el reflejo del marco teórico y del contexto socio-cultural en el que se desarrollan. Una definición que se hace eco de las teorías de las necesidades y competencias universales elaborada por varios autores 8 , 9 , la describe como uno de los 4 ámbitos de necesidades básicas en las que se sustenta la “calidad de vida” para las personas mayores junto con el control, la auto-realización y el placer. Autonomía como “derecho de un individuo de ser libre de la interferencia de los demás” 10. Al mismo tiempo hay que contemplar el fundamento del derecho a una “autonomía personal para la edad avanzada, cimentada sobre la creciente interconexión entre derechos sociales (que garantizan, en primer lugar, las condiciones y nivel de vida de todas las personas) y derechos culturales (vinculados a la autorrealización y autoexpresión y, en este sentido, a la calidad de vida)”11 . La relación entre ciudad, derecho a la autonomía y calidad de vida es compleja y seguramente no unívoca. Hay que tener en cuenta sin embargo que la pérdida progresiva de capacidad funcional que caracteriza el proceso de envejecimiento puede mermar por completo las expectativas de autonomía personal en su interacción con el entorno, llevando a una situación de dependencia en la que una persona “solicita ayuda de otra para esas actividades cotidianas porque no puede valerse por sí misma” 11. Autonomía por contraste a la dependencia sería entonces la “capacidad de desempeñarse autónomamente en tres ámbitos fundamentales de la vida cotidiana: el autocuidado personal, la gestión del hogar y la relación con la comunidad y el entorno 12. Una definición que articula aspectos concretos de aquella reflejada en el art. 2 de la Ley 39/2006 de “Promoción de la Autonomía Personal y Atención a las personas en situación de dependencia”. Aquí se entiende la autonomía personal como “la capacidad de controlar, afrontar y tomar, por propia iniciativa, decisiones personales acerca de cómo vivir de acuerdo con las normas y preferencias propias así como de desarrollar las actividades básicas de la vida diaria”. En geriatría estas “actividades de vida diaria” (AVD) están clasificadas en las encuestas empleadas para la valoración geriátricai funcional para ponderar el grado de autonomía personal y detectar procesos patológicos y degenerativos. Actividades como el ir de compras, pasear, visitar a familiares y amigos, acudir a servicios sanitarios, etc. que se desarrollan 52

on the increasing interconnectedness of social rights (to ensure, first, adequate conditions and living standards for all) and cultural rights (linked to the selfrealization and self-expression and in this sense, to the quality of life)” 11. The relationship between the city, the right to autonomy and quality of life is complex and certainly not straightforward. We should keep in mind however that the progressive loss of functional capacity during the aging process when challenged by the environment can completely undermine the expectations of personal autonomy. This process leads to a situation of dependency in which a person “asks another to help for those daily activities because they cannot fend for themselves“11. Autonomy as opposed to dependence would then be the “ability to function independently in three key areas of everyday life: self-care, household management and the relationship with the community and the environment12. A definition developing some specific aspects as stated in art. 2 of the Law 39/2006 on “Promotion of Personal Autonomy and Care for dependent people.” Here personal autonomy is defined as “the ability to control, manage and take, one owns initiative, decisions about how to live according to personal rules and preferences and to develop the basic activities of daily living.” In geriatrics the “activities of daily living” (ADLs) are listed in the scales used in the comprehensive geriatrici assessment (CGA) to weigh the degree of personal autonomy and to detect pathological and degenerative processes. Outdoor activities such as shopping, walking, visiting family and friends, going to health services, etc., that involve interaction with the physical and social environment are defined as instrumental (IADLs) or advanced (AADLs). The definition of personal autonomy that comes out from the field of health sciences relates personal psychophysical capacities in carrying out activities of daily living and the environment demands. This approach could provide a useful framework that helps reducing the complexity of the research while restraining the variability arising from current social change.

Urban environment and personal autonomy The World Health Organization launched in 2007 the program “Age-friendly Cities” 4 which recognizes the importance of the physical properties of the urban environment. It also stresses its value as a spatial support of socio-economic structures and as such as a determinant of quality of life and welfare of this demographic sector. There is epidemiologic evidence that the environment can be both an obstacle and a “facilitator” of everyday life, helping in this case to slow down the progressive functional loss and psychological decline of the elderly or even reverse these processes 4. For example, recent studies show that a walkable neighborhood with better access to health food reduces the incidence of diabetes type 2

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fuera del ambiente doméstico y que conllevan una interacción con el medio físico y social del entorno vienen definidas como instrumentales (AIVD) y avanzadas (AAVD). Adoptar una definición de autonomía personal que proviene del ámbito de las ciencias de la salud y que relaciona las capacidades psicofísicas personales y las demandas del entorno respecto a las actividades básicas a realizar diariamente nos proporciona un marco operativo que restringe parcialmente la complejidad del fenómeno y al mismo tiempo acota la variabilidad derivada del cambio social en acto.

Entorno urbano y autonomía personal La Organización Mundial de la Salud impulsa desde 2007 el programa de “Ciudades Amigables con los Mayores”4 donde se reconoce la importancia del entorno urbano en cuanto a sus propiedades físicas y espaciales como soporte de estructuras socio-económicas y por ende como determinante de la calidad de vida y bienestar de este sector demográfico más vulnerable. Hay evidencia científica de que el entorno puede ser tanto un obstáculo como un “facilitador” de la vida cotidiana, contribuyendo en este último caso a ralentizar la declinación psicofísica de los ancianos o incluso a revertirla (4). Por ejemplo estudios recientes demuestran que un entorno que facilita la movilidad peatonal y permite el acceso a comercios de alimentos frescos reduce la incidencia del diabetes tipo 2 o diabetes senil13. La ventajas de la actividad física son abrumadoras, prolongan la vida y mejoran su calidad, contribuyendo de manera decisiva a “conseguir un envejecimiento satisfactorio y a que el individuo pueda conservar su autonomía hasta edades muy avanzadas”3. Como indica el Prof. Ferrucci, actual director del “Baltimore Longitudinal Study on Aging” (BLSA)ii 14, no se trata solamente de practicar ejercicio como hobby sino como parte integral de la vida diaria. La ciudad debería ser el soporte de una vida físicamente más activa. Esto es cuanto más cierto cuanto más se mire bajo una perspectiva de justicia social, de igualdad de oportunidades y de ahorro de recursos materiales y energéticos. Es preferible poder salir a la calle y dar un paseo que, por ejemplo tener que desplazarse, aunque sea con transporte público, hasta un gimnasio. Si nos atenemos a las recomendaciones de actividad física para la salud de la OMS15, para esta franja de edad (>65) es suficiente realizar paseos a pié o en bicicleta aprovechando los desplazamientos cotidianos para el desempeño de actividades de vida diaria (compra, visitas a amigos y familiares, visitas al médico, etc.). La posibilidad de pasear bajo estas condiciones no es sin embargo condición suficiente para que se pueda mantener y fomentar la autonomía personal. Una urbanización residencial de baja densidad (y bien diseñada) podría ofrecer un entorno apto para los paseos mencionados anteriormente pero no permitiría el desempeño de aquellas activiARCHITECTURE AND CRISIS

diabetes or senile13. The benefits of physical activity are overwhelming, it extends life and improve its quality, contributing decisively to “successful aging and to prolong independent life into old age” (Ribera Casado, ibid.). Prof. Ferrucci, Chief of the “Baltimore Longitudinal Study on Aging” (BLSA)ii 14, points out that it is not just about promoting physical activity as an hobby, but as an integral part of daily life. The city should be therefore supporting a physically active lifestyle. This is the more true the more you look at it from a perspective of social justice, equal opportunity and material and energy resources saving. For example it is better to go out and take a walk, than travelling even with public transport to a gym. If we follow the WHO recommendations of physical activity for health of the WHO15, we can see that for this age group (> 65) it is sufficient to make trips on foot or by bicycle as those usually needed for performing activities of daily living ( i.e. shopping, visiting friends and family, doctor visits). To have the possibility to walk under these circumstances is not yet a sufficient condition to enable and maintain personal autonomy. A low density ( and well designed) residential neighborhood could provide an adequate environment for those walks mentioned above but it would not allow to perform the activities of daily living that are the main objective of personal autonomy. Not to mention that these activities are often the main input behind those walks. Studies conducted in different urban contexts (Help the Aged and I’DGO in the UK, Urbaging in Switzerland and the qualitative surveys to seniors conducted within the Age Friendly Cities program by the WHO, including San Sebastian) identify various qualitative and quantitative aspects of the urban environment that can make it a support for personal autonomy of the elderly. They accrue to an environment whose livability is built up from an index of urban complexity (i.e. mixed-use and diversity or urban environment) adequate to meet their basic needs and welfare (activities of daily living mentioned above). This urban complexity must meet criteria of proximity as determined by spatial accessibility parameters accordant to psycho-physical capabilities of older people. The city of the elderly must adapt to new dimensional parameters, such as it is necessary to review the range of 400/500 m recommended for the location of public transport16. This complexity will do very little in terms of personal autonomy in performing daily activities if the public space is not redesigned to physical and cognitive accessibility standards. The former as a set of material conditions of spaces and routes from a perspective that privileges the accessibility chain, i.e. the continuity of the routes (including those sections on public transport, and by logic indoor itineraries too) and should include all facilities needed such as public toilets (or the possibility of using toilets in “friendly” bars and establishments as in some districts “age friendly” in New York) and 53


dades de vida diaria que son el objetivo de la autonomía personal y que frecuentemente además son el impulso a esos paseos cotidianos. Estudios realizados en contextos urbanos distintos (Help the Aged y I’DGO en el Reino Unido, Urbaging en Suiza y las encuestas cualitativas a personas mayores realizadas bajo el auspicio del programa de Ciudades Amigables con los mayores de la OMS, San Sebastián entre ellas) apuntan a diversos factores cualitativos y cuantitativos del entorno urbano entendido como soporte de la autonomía personal de los ancianos. Se trata de un entornos cuya habitabilidad se construye a partir de un índice de complejidad urbana (es decir la diversidad o mixticidad del entorno urbano) suficiente para satisfacer sus necesidades básicas y bienestar (las actividades de vida diaria mencionadas anteriormente). Esta complejidad urbana debe responder a criterios de proximidad medidos según parámetros de accesibilidad espacial o geográfica actualizados a las capacidades psicofísicas de los mayores. La ciudad de los ancianos se debe adaptar a nuevos parámetros dimensionales, por ejemplo es necesario revisar el radio de 400/500 m recomendado para la localización de paradas de transporte público en función de las capacidades psicofísicas de este colectivo16. Esta complejidad de poco va a servir en términos de autonomía personal en el desempeño de las actividades diarias si no se rediseña el espacio público con criterios de accesibilidad física y cognitiva. La primera entendida como el conjunto de condiciones materiales de los espacios y recorridos desde una perspectiva que privilegia la cadena de la accesibilidad, es decir la continuidad de los recorridos (incluyendo en ellos los tramos recorridos con transporte público y, a rigor de lógica, también aquellos internos a los edificios, públicos y privados) y que debería incluir aquellos “equipamientos” necesarios como los aseos públicos (o la posibilidad de utilizar aseos en bares y establecimientos “amigos” como ocurre en algunos barrios “age friendly” de Nueva York), y bancos o asientos ubicados a distancias adecuada. No hay que olvidar además los aspectos psicológicos relacionados con la continuidad de los itinerarios donde interviene la accesibilidad cognitiva, en sentido estricto la que facilita la comprensión del entorno a las personas con deficiencias cognitivas17. La falta de comprensión del entorno, la simple falta de expectativa de poder cumplir un recorrido, anida a menudo la discriminación18. La accesibilidad cognitiva aplicada a la adaptación de la ciudad y al diseño urbano debería ayudar a hacer frente al inevitable incremento de la población con procesos degenerativos mentales. Un estudio publicado en 2006 en el Reino Unido llamado “Streets for life”19 considera por ejemplo tres aspectos del entorno urbano a tener en cuenta para su adaptación cognitiva como son su familiaridad, su legibilidad y el ser fácilmente reconocible. 54

benches or seats located at adequate distances. Not to forget are the psychological aspects related to the continuity of the routes either. They involve cognitive accessibility which, in narrow sense is the one that facilitates a better understanding of the environment to people with cognitive impairments17. The lack of understanding of the environment, the simple lack of expectation of accomplishing a route, often conceals discrimination18. The cognitive accessibility applied to the adaptation of the city and urban design should help address the inevitable increase in population with mental degenerative processes. A study published in 2006 in the UK called “Streets for life”19 for example elaborates three aspects of the urban environment to be considered for its cognitive adaptation such as familiarity, legibility and distinctiveness.

Conclusion Planning and urban design may contribute to adapt the urban environment in order to satisfy new requirements that, as it happened with hygiene problems in the nineteenth century, arise from health sciences. The physical and spatial quality of cities becomes a necessary and indispensable condition to promote greater social equity. Under a paradigm of social justice and equal opportunity the process of adapting cities to the elderly needs can contribute to rebalance the consumption of material and human resources otherwise needed to overcome the inadequacy of the urban environment. A consumption that would rise significantly due to demographic change and that will not be affordable to everyone. The reshape of cities can also encourage the active participation of older people in the social and economic life and therefore foster the matching up of demographic change and urban sustainability. The concept of personal autonomy of older people as an opportunity to independently perform activities of daily living allows us focusing on the relationship between psychophysical abilities and environmental demands. This framework is proposed here as an analytical tool to further studying the adaptation of urban environment to demographic change by stimulating a virtuous circle between physically active life and personal autonomy in everyday living.

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Conclusión

Notas Notes

Intervenir sobre el entorno urbano desde la planificación y el urbanismo parece ser una respuesta razonable para dar satisfacción a unas demandas que, como ocurrió en el siglo XIX con los problemas higiénicos, surgen desde el ámbito de las ciencias de la salud. La calidad física y espacial de las ciudades se convierte en condición necesaria e indispensable para potenciar un mayor grado de equidad social. Bajo un paradigma de justicia social e igualdad de oportunidades la adaptación de las ciudades a los ancianos puede contribuir a reducir la necesidad de paliar las deficiencias del entorno a costa de un mayor consumo de recursos, humanos y materiales (necesidad que de otra manera sufrirá un aumento considerable debido al cambio demográfico y que no está al alcance de todos), puede fomentar además la participación activa de los mayores en la vida social y económica y por ende puede lograr sintonizar el cambio demográfico con la sostenibilidad urbana. El concepto de autonomía personal de las personas mayores como oportunidad de desempeñar de forma independiente las actividades de vida diaria nos permite poner el foco de atención sobre la relación entre las capacidades psicofísicas y las demandas del entorno. Este marco se propone como herramienta analítica para profundizar en el estudio de la adaptación de los entornos urbanos al cambio demográfico estimulando un círculo virtuoso entre una vida más activa físicamente y la autonomía personal en la vida cotidiana.

i

En geriatría la Valoración Geriátrica se define como una “aproximación al paciente mayor que evalúa sus capacidades y problemas con un enfoque bio-psicosocial-funcional al objeto de ofrecerle un plan de cuidados individualizados” (20). El BLSA , empezado en 1958, es el estudio longitudinal sobre el envejecimiento más largo de EEUU. ii

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Viabilidad de la cogeneración en la residencia de estudiantes Alfonso VIII de la Universidad de Valladolid Feasibility of cogeneration in the Alfonso VIII dormitories of the University of Valladolid

Author/s: Álvaro Campos Celador, Jon Terés Zubiaga, Moisés Odriozola Maritorena, José María Sala Lizarraga, José Antonio Millán García Institution or Company: Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea UPV/EHU

Abstract In this work the feasibility of cogeneration is analysed for the Alfonso VIII dormitories of the University of Valladolid. Considering actual consumption data, the thermal demand was obtained by means of dynamic simulation of the building. Different alternatives were discussed, sizing the cogeneration on the useful heat demand according to the Directive 2004/8/CE. Natural gas was considered as the fuel in all the cases. The resulting cogeneration unit was an internal combustion engine with 100 kW of electric power and 138 kW of thermal power. The current plant consisting of boilers feed by gas-oil, was selected as the reference case and different alternatives were set out. Thus, it was considered both the single substitution of the existing boilers by new high efficiency boilers and the integration of cogeneration in that new plant. In the latter, two cases were defined, the joint renovation of boilers and cogeneration and the stepped renovation where first the new boiler plant is implemented and then, the cogeneration is included in a second stage once that plant is amortized. It was observed that, although the last case does nof offer any economic profitability, amongst first two cases, the joint renovation of boilers with cogeneration was underlined as the preferable choice. This option, besides a significant economic performance, provides the benefits derived from distributed energy production. ARCHITECTURE AND CRISIS

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Introducción

Introduction

Se entiende como cogeneración la generación conjunta de electricidad y energía térmica a partir de un mismo combustible. Esta tecnología productiva ofrece muchos beneficios: reducción de emisiones, reducción del consumo de energía primaria del sistema, reducción de pérdidas, y la posibilidad de vender a la red el excedente de producción eléctrica. Por lo tanto ofrece una oportunidad para aumentar la eficiencia de aquellas aplicaciones domésticas o industriales con importantes consumos de energía térmica. Un ejemplo son aquellos edificios donde se tenga un consumo energético significativo como indica la Directiva sobre eficiencia energética en edificios (1).

Cogeneration is the combined production of electric and thermal energy from the same fuel source. This technology offers a lot of benefits, amongst them: reduction of the emission, reduction of the primay energy consumption, reduction of heat losses and the possibility of selling the electricity to the electric distribution company. Theferefore, it offers an opportunity for increasing the efficiency of those domestic or industrial applications with significant energy consumption levels. For instance, those buildings with high thermal energy consumption (1).

De tal modo, a principios del 2010, el área de Calidad Ambiental y Sostenibilidad de la Universidad de Valladolid se puso en contacto con el grupo ENEDI de la Universidad del País Vasco con el objeto de realizar un estudio de viabilidad de cogeneración de la residencia de estudiantes Alfonso VIII de Valladolid con financiación del Ente Regional de Energía de Castilla y León (EREN). Se tomaron como datos iniciales los consumos de combustible y electricidad de los dos últimos años facilitados por el Vicerrectorado de Infraestructura de la Universidad de Valladolid. Para la obtención de los perfiles horarios de demanda se recurrió a la simulación energética del edificio, empleando para tal efecto, el año meteorológico tipo de Valladolid, habiéndose efectuado el ajuste correspondiente hasta conseguir reproducir los consumos. De este modo se obtienen las demandas horarias de calefacción y agua caliente sanitaria en base a las cuales debe operar la planta de producción energética. En este estudio se contemplaron diferentes alternativas de cogeneración analizando de forma detallada, tanto energética como económicamente, la alternativa propuesta. El dimensionamiento de los equipos principales se realizó considerando que, de acuerdo con la Directiva 2004/8/CE, la base de dimensionamiento de las plantas de cogeneración es la demanda de calor útil que de otra forma debería producirse de forma convencional (2). En todos los caso el combustible considerado es el gas natural, dadas las características de los equipos considerados y las ventajas medioambientales que su utilización implica. A lo largo de este trabajo se van presentando las diferentes tareas realizadas y las principales conclusiones extraídas del estudio.

Definición del edificio y de sus instalaciones actuales La residencia de estudiantes Alfonso VIII de la Universidad de Valladolid fue concebida como una hospital de maternidad a primeros de los setenta, sin embargo su uso ha ido variando a lo largo de tiempo 58

For that reason, in the beginning of 2010, the Air Quality and Sustainability area of the University of Valladolid contacted the ENEDI Research Group of the University of the Basque Country with the aim of carrying out a cogeneration feasability study of the Alfonso VIII dormitories in Valladolid with funding of the Ente Regional de la Energía de Castilla y León (EREN). As initial data, the fuel and electricity consumption of the last two years was facilitated by the infrastructure committee of the University of Valladolid. For determining the hourly demand profile, a dynamic simulation of the building was carried out using for that, the typical annual weather data of Valladolid. The consumption related to that demand was constrasted with the provided consumption data. So, the heating and domestic hot water (DHW) demand to be met by the thermal plant was obtained. In this study different alternatives were considered, analysing in-detail, both energetically and economically, the proposed solution. The sizing of the main equipment was made considering that, considering the Directive 2004/8/CE, the base for the sizing of the cogeneration plants should be the useful heat demand that otherwise, would be produced by conventional means (2). In every case, natural gas is considered as the fuel of the plant, due to the characteristics of the equipment under consideration and the environmental benefits over other fossil fuels. Throughout this work the different tasks carried out during the study and the main conclusions drawn from it are presented.

Description of the building and current installations The Alfonso VIII dormitories of the University of Valladolid was conceived as a maternity hospital in the begining of 70s, however, its usage has varied over the years until the current application. The dormitories have place for 264 studends and have, as well, the next facilities: classrooms, library, restaurant, gym, etc. In Fig. 1 an aerial view of the building is shown. The current htermal production plant consists of a boiler plant for the production of heating and DHW. Specifically, it has three boilers fuelled by gas-oil,

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hasta llegar a la aplicación actual. La residencia alberga un total de 264 estudiantes y dispone, además, de las siguientes instalaciones: aularios, biblioteca, restaurante, gimnasio, etc. En la Fig. 1 se muestra una vista aérea del edificio.

two for heating (2940 kW each one) and one for DHW (301 kW). These boilers have more than 35 years and present a very low seasonal efficiency, in the order of 70-75%. That is the reason why the main objective was to substitute them by newer boilers with hig-

Fig. 1: Vista de la residencia de estudiantes Alfonso VIII de la Universidad de Valladolid. Aerial view of the Alfonso VIII dormitories of the University of Valladolid

Fig. 2: Vista de la sala de calderas actual. View of the current boiler room

La planta de producción térmica actual consiste en una planta de calderas para la producción de calefacción y agua caliente sanitaria (ACS). En concreto se trata de tres calderas alimentadas con gasóleo, dos para calefacción (2940 kW cada una) y una para las necesidades de ACS (301 kW). Estas calderas tienen más de 35 años y presentan un bajo rendimiento estacional, del orden del 70-75%.Es por ello que se planteo como objetivo principal el de sustituir las calderas por unas calderas nuevas que además sustituyeran el gasóleo por gas natural, más eficiente y económico.

her efficiencies and which would run on natural gas, more efficient and economical.

Esto hizo propicio, además, el análisis de la cogeneración como apoyo para la producción energética que, como se ha apuntado anteriormente, ofrece un gran potencial de ahorro en aquellas aplicaciones con consumos importantes. El primer paso para el análisis de las distintas alternativas fue el determinar la demanda térmica anual sobre la cual se basaría el análisis.

Situación de consumo de referencia y cálculo de la demanda térmica anual Para la determinación de la demanda térmica anual del edificio se facilitó, por parte del servicio de mantenimiento del edificio, la siguiente información: - Descripción constructiva del edificio - Descripción de los patrones de uso de las principales zonas - Horarios de calefacción - Datos mensuales de consumo de los distintos vectores energéticos Se reconoce la importancia de definir la demanda térmica hora a hora puesto que esto determinará a ARCHITECTURE AND CRISIS

Moreover, this situation made it possible to consider the cogeneration as a backup for the energy production, which, as stated before, offers a great potential for savings in those applications with important consumption levels. The first step for the analysis of different altenatives was determining the annual thermal demand over which the analysis should be based on. For the calulation of the annual thermal demand of the building, the following information was provided by the maintenance service of the building: - Description of the building and its plans - Description of the usage profiles of the main zones - Heating schedules - Monthly data on energy consumption The importance of defining the thermal demand on a hourly based is underlined since this fact will determine the number of annual operating hours of the cogeneration system, and therefore, the thermal production of the boiler. Thus, the dynamic energy simulation was carried out by DesignBuilder software, which is based on the EnergyPlus calculation engine. In this way, the geometric model of the building along with the provided information was included in the program and the building was simulated for a year with the aim of contrasting the results with the available consumption data. In Fig. 3 a 3D view of the building modelled in DesignBuilder is presented. On the other hand, the DHW demand was obtained combining the ASHRAE usage profiles with the provided information.

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Fig. 3: Vista renderizada del modelo geométrico del edificio en DesignBuilder. Render view of the geometric model of the building in DesignBuilder

escala anual las horas de funcionamiento de la cogeneración y por otro lado, la producción térmica de las nuevas calderas. Para ello se recurrió a la simulación energética dinámica anual mediante el software DesignBuilder, basado en el motor de cálculo EnergyPlus. De este modo se realizó el modelo geométrico del edificio incluyendo la información facilitada y se simuló anualmente de cara a contrastar los resultados con los datos de consumo disponibles. En la Fig. 3 se presenta la vista 3D del edificio modelado mediante DesignBuilder. Por otro lado, la demanda de ACS se ha obtenido combinando los perfiles de uso ASHRAE con la información facilitada. Finalmente, La demanda térmica anual fue determinada y los datos de consumo fueron contrastados con la información disponible de cara a realizar la validación de los resultados. De los datos de la simulación se obtuvo un consumo energético de 1965.03-2105.39 MWh, frente al consumo de 2019 MWh extraído de facturas. De este modo se aceptaron como válidos los valores de demanda obtenidos que dieron lugar a la siguiente curva monótona de demanda (Fig. 5). Esta curva consiste en la ordenación de mayor a menor de los valores horarios de demanda y es una herramienta muy habitual para determinar el potencial de una aplicación para el empleo de cogeneración. De este modo cada valor de demanda (ordenadas) representa el número de horas anuales (abcisas) en el que la demanda es mayor o igual que dicho valor.

Evaluación del cambio a calderas de gas natural

Finally, the annual thermal demand was obtained and the consumption datas was contrasted with the available data for the validation of the simulation. From the simulation it was obtained and energy consumption between 1965.03 and 2105.39 MWh, while the energy consumption extracted from the bills was 2019 MWh. Therefore, the demand data obtained from the simulation was regarded as correct. The, the monotonic demand curve is presented in Fig. 4. In this curve the hourly demand values are ordered from higher to lower values and it is a very usual tool for evaluation of the potential of a certain application for cogeneration. Thus, each value of demand is associated with the number of hours when the demand is equal or higher to such value.

Evaluation of the substitution of the boilers The first alternative under evaluation was the substitution of the current boiler by new boilers feed by natural gas. This allows to reduce the cost of fuel from 6.20 to 4.03 c€/kWh (values corresponding to June 2010). The sizing of the heating boilers was carried out according to the ASHRAE method implemented in EnergyPlus. It was find out that the current heating boilers were significantly oversized and it was proposed to halve their thermal power (2 units of 1482 kW). It was decided to use low-temperature boilers which allow to maintain the thermal efficiency for every load level. In the case of the DHW boiler, a 200 KW boiler was included. In this case a condensation boiler was selected. The reason is that the DHW boiler runs warming

La primera alternativa evaluada fue sustituir las calderas existentes por unas nuevas calderas alimentadas a gas natural. Esto permitía reducir el coste del combustible desde 6.20 hasta 4.03 c€/kWh (valores de Junio 2010). Se realizo el dimensionamiento de las calderas de calefacción mediante el método ASHRAE implementado en EnergyPlus. Se comprobó que las calderas de calefacción actuales estaban muy sobredimensionadas y se propuso reducir la potencia térmica a la mitad (2 unidades de 1482 kW). Se decidió emFig. 4: Curva monótona de demanda del edificio. Monotonic thermal demand curve of the building 60

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Fig. 5: Representación esquemática de la nueva planta de calderas. Schematic view of the new boiler plant

plear calderas de baja temperatura que permiten mantener la eficiencia para todo nivel de carga. En el caso de la caldera de ACS se decidió incluir una caldera de 200 kW. En este caso se seleccionó una caldera de condensación. Esto se debe a que dicha unidad funciona calentando el agua de red acumulada en un tanque. Esto hace que la temperatura de retorno sea ligeramente más baja y sea posible, en ciertos momentos, la condensación, aumentando la eficiencia del proceso de generación térmica. Además se decidió mejorar el control de demanda mediante una válvula 3-vías en la distribución controlada mediante sensor de temperatura exterior. El esquema de la planta tras la el cambio a gas natural se muestra en la Fig. 5. Se estimaron los beneficios energéticos y se obtuvo una reducción en el consumo energético de combustible de 2019 a 1610 MWh, con un rendimiento del 91.56% frente al 70-75% actual. Esto, junto con el ahorro en combustible, supondría un ahorro bruto de 65.700 € anuales para una inversión total de 211.600 €. Se realizó finalmente un estudio financiero completo considerando la inversión inicial, los costes de combustibles, los costes de operación, los impuestos y la contratación del seguro. Se obtuvo que la presente inversión ofrecía, para una vida útil de 15 años y un ratio de descuento del 6%, un VAN de 266.135€ y un payback simple de 5,12 años.

Evaluación de la cogeneración Posteriormente, se contempló la posibilidad de incluir la cogeneración como apoyo de la producción térmica. Analizando la curva monótona de demanda y con la idea de optimizar la energía producida mediante cogeneración, se determinó que la potencia térmica útil debía de estar entre 100 y 200kW de potencia térmica. Se realizó un estudio de mercado con el objeto de seleccionar que unidades de cogeneración están disponibles dentro de este rango de potencias. Entre las tecnologías disponibles se seleccionaron tanto moARCHITECTURE AND CRISIS

up the running water stored in the DHW tank. This makes the return water to be at a lower temperature and therefore, makes it possible to condensate the fumes, increasing the efficiency of the thermal production process. Moreover, the heat demand control was improved including in the distribution a 3-way valve controlled by an outdoor temperature sensor. The scheme of the plant after the renovation is presented in Fig. 5. The energetic benefits were estimated and a reduction in the consumtion from 2019 to 1610 MWh was obtained with an efficiency of 91.56% instead of the current 70-75%. This implies an annual gross saving of 65.700 € for an overall investment of 211.600€. Finally a detailled finantial study was carried out considering the initial investment, the fuel costs, the operation costs, the taxes and insurances. It was obtained that this investment offered, considering a lifetime of 15 years and a ratio-of-discount of 6%, a NPV of 266.135€ and a simple payback of 5,12 years.

Evaluation of cogeneration Subsequently the possibility of including the cogeneration as a backup production unit is considered. After analyzing the monotonic heat demand curve, it was fixed that the thermal power of the cogeneration unit should be between 100 and 200 kW. An analysis of the cogeneration market was carried out with the aim of selecting cogeneration units within that range of powers. Among the available techonologies, internal combustion engines and micro-turbines were selected, all of them feed by natural gas. In parallel, a mathematical model for the simulation of residential plants was developed were the legal and economic Spanish framework was included (3). Detailed information about it can be found in the next article by the author (4). That model was implemented in EXCEL and it was found out that the maximum economic and energy benefits were obtained by the ENER-G 105 cogeneration module, which was selected for the cogeneration plant. This unit has 100KW 61


tores de combustión interna como micro-turbinas, ambos alimentados a gas natural.

electric, 138kw thermal and an electric efficiency close to 36%.

Paralelamente se desarrolló un modelo matemático para la simulación de plantas de cogeneración residenciales donde se incluye el marco normativo y económico de la cogeneración en España (3). Se puede encontrar información detallada de dicho modelo en un artículo del autor publicado recientemente (4). Este modelo fue implementado en EXCEL y se obtuvo que el máximo beneficio económico y técnico se obtenía con el módulo de cogeneración ENER-G 105M, seleccionándolo como candidato para la nueva planta. Esta unidad tiene 100kW eléctricos, 138kW térmicos y un rendimiento eléctrico cercano al 36%.

To maximize the numer of operating hours and, at the same time, get a more steady operation of the cogeneration unit, a 10.000 litres (2 units of 5.000 litres) water tank was placed in serial with it. Moreover, by a suitable hydraullic connection, it was possible to feed the DHW water tank by the cogeneration unit which increases the number of operating hours in summer. Fig. 6 shows a schematic view of the proposed cogeneration plant.

Para maximizar el número de horas de funcionamiento y a su vez, conseguir un funcionamiento lo más estable y continuado se decidió colocar la unidad de cogeneración, en serie con un tanque de agua de 10.000 litros (2 unidades de 5.000 litros). Además, mediante una conexión hidráulica adecuada, se permite que la unidad de cogeneración pueda alimentar el tanque de ACS que es el consumo principal durante los meses de verano. La Fig.6 muestra una vista esquemática de la planta de cogeneración propuesta. Nuevamente se realizó el estudio térmico y económico de la planta mediante el modelo de simulación, optimizando en este caso la operación de la misma. En este caso el consumo de la planta es de 2521 MWh, sensiblemente mayor que el consumo de referencia. Sin embargo, no hay que olvidar que hay una generación eléctrica que supone un ingreso adicional cuando esta electricidad es o bien autoconsumida por el edificio, o bien vendida a la compañia distribuidora. Tras un análisis detallado, se obtuvo que la venta a la red eléctrica maximizaba el beneficio económico. La eficiencia global de la planta para este caso sería de 82.62%, ligeramente inferior al caso sin cogeneración. Sin embargo no hay que olvidar que la cogeneración supone un ahorro de energía primaria respecto a la producción en calderas,

The energy and economic analysis of the plant was carried out optimizing its operation. In this case the consumption of the plant resulted in 2521 MWh, sensibly higher than the reference consumption. However, it should not be forgotten that there is some electric production which implies an additional income, either if the electricity is consumed in the building or sold to the distribution company. After a detailed analysis, it was obtained that the sale of the electricity to the network maximizes the profitability. The overall efficiency for this case was 82.62%, slightly lower than that obtained in the case without cogeneration. However, it should not be forgotten that cogeneration implies a primary energy saving respect to the conventional production in boilers, being the Primary Energy Savings (PES) for this case equal to 15.62%. A finantial analysis similar to that carried out before is done considering in this case, the incomes from the sale of the electricity. Two diffferent renovation cases were presented for this case: one considering the joint renovation of boilers and cogeneration and other considering the stepped renovation, where first the boilers are changed and then, the cogeneration is included to the boiler plant once amortized. The results are summarized in Table 1.

Conclusions After recognizing the need for charging the energy supply system of the Alfonso VIII dormitories

Fig. 6: Representación esquemática de la planta de cogeneración. Schematic view of the cogeneration plant 62

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siendo el Ahorro de Energía Primaria (PES) para este caso del 15.62%. Se realizó nuevamente un estudio financiero detallado similar al realizado anteriormente pero considerando en este caso, los ingresos por venta de energía eléctrica. Se distinguieron dos niveles de actuación: una renovación conjunta de la planta actual a la planta de cogeneración propuesta y una renovación secuencial donde la cogeneración se incluye en la nueva sala de calderas una vez amortizada. Los resultados obtenidos se resumen en la Tabla1:

of the University of Valladolid, three options were considered, wich were evaluated energetically and economically. Firstly, the substitution of the current boiler plant by a new one feed by natural gas offers a high economic benefit with a NPV of 266,135€. This profitability is associated to an increase of the efficiency and to the change of gas-oil for a more economical fuel, as it is the case of natural gas.

Table 1: Resumen de los resultados económicos de la cogeneración. Summary of the economic results of cogeneration

Conclusiones Tras la reconocida necesidad de renovar la actual instalación de abastecimiento térmico de la residencia de estudiantes Alfonso VIII de la Universidad de Valladolid, se han supuesto tres opciones las cuales se han evaluado energética y económicamente. En primer lugar, la sustitución de la sala de calderas actual por una sala de calderas alimentada por gas natural ofrece un elevado rendimiento económico, con un VAN del 266.135. Esta rentabilidad económica va asociada a una mejora en la eficiencia energética y la consiguiente mejora medio ambiental asociada, debido además a la sustitución del gasóleo por un combustible más limpio, como es el de gas natural. En segundo lugar, la sustitución de la sala de calderas actual por la nueva sala de calderas incluyendo cogeneración, alimentada por gas natural, ofrece un rendimiento económico similar al caso anterior, con un valor del VAN de 262.531. Por último se evalúa la inclusión de la cogeneración en la nueva sala de calderas alimentada por gas natural en una segunda etapa, una vez que la inversión inicial ha sido amortizada. En este caso no se tiene rendimiento económico pues el margen de mejora de eficiencia es muy estrecho y la inversión requerida muy elevada, quedando descartada esta opción.

Secondly, the substitution of the current boiler plant by the new boiler plant including cogeneration offers a similar profitability with a NPV of 262,531 €. Finally the integration of the cogeneration in the new boiler plant is considered in a second stage, once the first investment has been recovered. In this case no economic profitability is obtained since the margin for increasing the efficiency is very low, and the required investment significant. Any of the two first choices are considered as interesting future alternatives to the current plant. The option with cogeneration is remarked where there are additional benefits implicit to cogeneration such as reduction of emission and reduciton of the primary energy consumption.

Acknowledgments The author Alvaro Campos Celador is recipient of a FPI fellowship from the Spanish Ministry of Science and Technology (BIA 2006-15398-C04-03).

Se consideran interesantes cualquiera de las dos primeras opciones como alternativas futuras a la planta actual. Sin embargo, se destaca la opción con cogeneración donde además, hay que sumarle los beneficios que implícitamente ofrece la cogeneración de energía térmica y eléctrica: reducción de emisiones, reducción del consumo de energía primaria del sistema, etc.

Agradecimientos El autor Álvaro Campos Celador cuenta con la financiación de una beca FPI del Ministerio de Ciencia y Tecnología (BIA 2006-15398-C04-03). ARCHITECTURE AND CRISIS

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3. Ministerio de Industria, T. y C. REAL DECRETO 661/2007, de 25 de mayo, por el que se regula la actividad de produción de energía eléctrica en régimen especial. BOE [126]. 2007.

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4. Campos Celador A, Erkoreka A, Martin Escudero K, Sala JM. Feasibility of small-scale gas engine-based residential cogeneration in Spain. Energy Policy 2011;39(6):3813-21.

4. Campos Celador A, Erkoreka A, Martin Escudero K, Sala JM. Feasibility of small-scale gas engine-based residential cogeneration in Spain. Energy Policy 2011;39(6):3813-21.

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Evaluación experimental de fachadas ventiladas activas con materiales de cambio de fase Experimental evaluation of ventilated active façades including phase change materials.

Author/s: Gonzalo Diarce Belloso, Ane Miren García-Romero, Aitor Urresti González Institution or Company: Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea UPV/EHU

Abstract This study presents a new type of ventilated active façade which includes a phase change material (PCM) in its outer layer and an auxiliary forced ventilation system. The description of the developed façade and the constructive details are presented in the paper. In order to evaluate the thermal performance of the façade, a 2.7 x2.7 m prototype was constructed and thermally evaluated. The research was carried out experimentally by means of a real-scale, well-controlled facility: the Paslink cell. Two experiments were performed: the first one in March 2010 and the second one in October 2010, both carried out in the city of Vitoria-Gasteiz, Basque Country, Spain. It was evidenced that the melting-solidification processes occurred in the PCM, led to an increment of the heat absorption during the phase change temperature intervals, hence resulting into a decrease of the overheating of the façade. The air circulating through the ventilated channel was found to be heated for a longer time each day, allowing the use of this energy by means of a ventilation system of a building. Further research should be done in order to optimize the design criteria of the façade, oriented to study the influence of the air flow rate circulating inside the ventilated chamber. ARCHITECTURE AND CRISIS

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Introducción

Introduction

La actual situación energética y medioambiental a nivel mundial revela la urgente necesidad de un empleo más racional y eficiente de la energía. En relación al sector de la edificación y, más concretamente, a la situación de la Unión Europea (UE), la reciente aprobación de la Directiva 2010/31/EU1, demuestra la exigencia del desarrollo de nuevas medidas para la eficiencia y el ahorro energéticos. Dichas soluciones deberán ser aplicables, no sólo en edificios de obra nueva, sino en la rehabilitación de los mismos.

The current energetic and environmental worldwide situation reveals the urgent need for a more rational and efficient use of energy. Concerning the building sector and, particularly, the situation of the European Union (EU), the recent approval of the 2010/31/ EU directive1, reiterates the urgent need for the development of new solutions for energy efficiency and energy saving. Those new answers should be suitable not only for new construction buildings, but also to be used in retrofitting procedures. Moreover, they would have to be easy to implement and manufacture by sustainable mass production processes.

La fachada ventilada es un tipo de envolvente que se puede emplear tanto en obra nueva como en la rehabilitación de edificios. Dicha solución constructiva ha mostrado potencial para contribuir a la eficiencia energética, ya que permite mejorar el comportamiento térmico del edificio sin renunciar al diseño arquitectónico2: En verano, en aquellas regiones con niveles elevados de radiación, su uso ayuda a mantener el edificio a temperaturas cercanas a la de confort, una vez que disminuye las ganancias solares a través de la envolvente. En invierno, a su vez, su empleo puede ser beneficioso, ya que permite disminuir las pérdidas de calor hacia el exterior del edificio3. Recientes estudios 2-6 han investigado el comportamiento térmico de dicha tipología de fachadas, así como la influencia que los diferentes parámetros de diseño tienen en las mismas. Las conclusiones más relevantes de los estudios mencionados pueden resumirse del siguiente modo: • A mayor espesor de la cámara de aire, mejor comportamiento energético. • Ganancias solares elevadas conducen a mejores rendimientos térmicos de la fachada. • El aislamiento térmico, en condiciones de invierno, es fundamental, y más eficiente si está ubicado junto a la hoja interior de la fachada. • En condiciones de verano, a temperaturas exteriores más elevadas, menor es el rendimiento de la fachada. • Las fachadas ventiladas son capaces de reducir la demanda de refrigeración del edificio en climas calurosos, sin embargo, su rendimiento debería ser mejorado para condiciones de invierno. Asimismo, se ha de mencionar una conclusión significativa, señalada en un estudio realizado por Patania y Cía. 2, en donde se indica que el rendimiento térmico de las fachadas ventiladas mejora cuando la hoja exterior presenta valores elevados de difusividad térmica; esto es, cuando el material empleado posee alta capacidad de almacenamiento térmico y baja conductividad térmica. De este modo, considerando el estado del arte y sus principales conclusiones, es posible deducir que el empleo de la tecnología de almacenamiento térmico mediante calor latente (LHTES), por medio del uso de 66

Regarding the envelope of buildings, ventilated façades are used in cases of retrofitting of existing buildings as well as in new buildings. They allow improving both the thermal performance of the building and the external architectural design (2). In summer, in regions with high levels of solar radiation, the use of those ventilated structures helps keeping the building at a comfort temperature, reducing the heat gains from the envelope to the interior of the building. In winter, during the heating period, they can also be beneficial decreasing the heat losses of the structure3. Previous studies2-6 have researched and evaluated the thermal behaviour of this kind of envelope and the influence of the design variables in its performance (i.e.: composition of the wall, weather conditions, etc.). Some of the most relevant conclusions drawn from those studies can be summarized in the following points: • The larger the thickness of the air duct, the larger the energy saving. • The larger the incident solar radiation, the larger the energy saving. • Thermal insulation in winter is very important and it is more efficient if placed close to the inner wall. • For summer conditions, the higher the outside air temperature, the lower the energy saving rate. • The behaviour of this kind of façades is suitable for summer conditions; meanwhile it should be improved for winter seasons. Another important conclusion was drawn by Patania et al. (2), who stated that ventilated façades are energetically more advantageous for low values of thermal diffusivity of the external layer, i.e.: for high thermal capacities and low thermal conductivities. Taking into account these considerations, it is possible to assume that the use of Latent Heat Thermal Energy Storage (LHTES), by means of incorporating Phase Change Materials (PCM) into the façade, can be a suitable method for enhancing the overall efficiency and performance of a ventilated wall. When using PCMs, the energy is stored or released as heat of melting-solidification during phase change processes7, providing a high heat storage density and

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materiales de cambio de fase (PCM) en la fachada, podría contribuir a la mejora del rendimiento de la misma7. Dicha tecnología está basada en el almacenamiento térmico mediante los procesos de fusión y solidificación del material. Gracias a los mismos, se consigue una elevada densidad de almacenamiento energético y, por tanto, un aumento en la inercia térmica de la envolvente. Así, el empleo de PCMs en la hoja externa de una fachada ventilada, sería capaz de aportar los bajos valores de difusividad térmica mencionados en Patania y Cía.2. El presente estudio propone el desarrollo y evaluación de un nuevo tipo de fachada ventilada activa, que incluye un material de cambio de fase en la hoja externa de la misma. Dicho tipo de solución constructiva persigue combinar los beneficios de la fachada ventilada tradicional con las propiedades térmicas aportadas por el PCM. El sistema es, además, complementado con el empleo de circulación forzada de aire, a través de un ventilador auxiliar, con el fin de mejorar el rendimiento global del sistema. Descripción del sistema: La fachada ventilada activa con PCM. La composición de la fachada diseñada se muestra en la figura 1. Su diseño fue pensado para permitir su empleo en rehabilitación de edificios, y está formada por materiales comercializados en el mercado, con el fin de posibilitar una producción sencilla y reproducible de la misma. Se construyó un prototipo de 2.7m x 2.7m, que fue testado por medio de células Paslink (ver sección siguiente). Cada una de las hojas de la fachada se describe a continuación: • La hoja exterior está formada por 18 perfiles de aluminio de sección rectangular de la empresa Alustock S.L. (referencia: 125102. www.alu-stock.es). Sus dimensiones son de 2.7 x 0.148 x 0.021 m (anchura, altura y espesor, respectivamente) y se hallan dispuestos de modo que la dimensión mayor queda en posición horizontal. La unión entre los perfiles, en el sentido vertical de la fachada, se realiza mediante uniones de sección rectangular destinadas a tal uso (referencia: 125105. www.alu-stock.es), permitiendo una fabricación modular y de sencillo montaje. El PCM se halla en su interior formando, por tanto, un sistema macroencapsulado de 20mm de espesor.

increasing the thermal inertia of the wall. Thus, it turns out to be an adequate way to add the sought low thermal diffusivity to the external layer of a ventilated façade and, therefore, to optimize the thermal response of the whole envelope of the building. This study proposes the development and evaluation of an active ventilated façade containing PCM in its outer layer. This new type of envelope combines the benefits of the traditional ventilated wall with the thermal properties given by the PCMs, in order to ensure the thermal inertia needed to optimize its performance. The system is enhanced with an auxiliary ventilation device, introduced with the aim of maximize the thermal efficiency of the process. The research herein presented was carried out by means of a Paslink outdoor test cell. This type of facilities are used to obtain the thermal and solar characteristics of building components under real outdoor conditions, providing a well-controlled, real size environment without occupancy effects. More information about this type of facilities can be found in references8-10. Designed façade: an active ventilated façade with PCM The structure of the studied façade is represented in figure 1. It was designed in order to allow its use in restoration procedures, and includes already commercialized common materials, with the aim of achieving a feasible and reproducible construction. A 2.7 m x 2.7 m prototype was constructed and evaluated by means of Paslink cells. • External layer was made of a commercial façade system from Alustock S.L corporation (model ref.: 125102. www.alu-stock.es ), which consist of hollow aluminium profiles. The shape of these profiles allows an easy assembly between them. The PCM is contained inside these profiles, thus forming a macroencapsulation system, 20 mm thick. The PCM employed was a paraffinic material: RT35 from Rubitherm GmbH. The properties of the material are presented in table 1. A total of 40 kg PCM were incorporated in the external layer. For the introduction of the PCM inside the aluminium profiles, the paraffin was previously melted. Then, the profiles were

Fig. 1: Ilustración de la fachada ventilada desarrollada. Scheme of the developed constructive solution.

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Tabla 1: Propiedades del PCM comercial RT35. El intervalo de Tª de cambio de fase y la capacidad térmica fueron determinadas mediante caloría diferencial de barrido (DSC). El resto de propiedades son las suministradas por el proveedor: www. rubitherm.de. Thermal and physical properties of the commercial RT35 PCM. Phase change range and heat storage capacity were measured by DSC. Remainder properties were given by the supplier: www.rubitherm.de.

Dicho PCM es un compuesto parafínico denominado RT35, de la marca Rubitherm GmbH, cuyas propiedades se presentan en la tabla 1. En el total del prototipo se utilizaron 40 kg de PCM. La cara exterior de los perfiles de aluminio se pintó de color negro, para maximizar la energía solar captada por la fachada.

filled by one of the sides, and they were welded. The outer surface of the aluminium profiles was painted in black color in order to maximize the thermal performance of the façade. This was done once the aluminium reflects a large part of the incident infrared radiation.

• La cámara ventilada se halla ubicada entre la hoja exterior y la capa de aislante, y tiene 60mm de espesor. El aire se introduce por una apertura en la parte inferior de la fachada y es extraído por la parte superior mediante una tolva destinada a tal uso. Con el fin de optimizar el rendimiento térmico del sistema, se empleó un sistema de extracción forzada de aire, por medio del uso de un ventilador ubicado en los conductos de la mencionada tolva de extracción.

• The ventilated air channel was located between the external layer and the insulation material. It has 60 mm thickness. An auxiliary ventilation system was applied to the built prototype, and hence the proposed envelope system is an active ventilated façade with forced air flow. In the experimental set-up the circulating air was extracted from the top of the façade by means of an extraction hopper which has a fan.

• A modo de material aislante se emplearon planchas Styrodour de poliestireno extruido de 50mm de espesor, de la empresa Basf. Su conductividad térmica es de 0.035 W/m•K.

• The layer next to the air gap was the insulation material: 50 mm thick Styrodour, extruded polystyrene sheets from Basf Corporation. They pose a thermal conductivity of 0.035 W/m•K

• Por último, la hoja interior está formada por un muro de ladrillo hueco doble de media asta de 70 mm de espesor. La misma tiene por el interior un acabado de enlucido de yeso de 2 mm.

• The inner layer consists of a brickwork wall. For this purpose, 70 mm thick hollow bricks were employed.

Procedimiento y condiciones experimentales. El comportamiento térmico del prototipo construido fue evaluado mediante células de ensayo Paslink; instalaciones empleadas para la caracterización térmica de componentes en edificación bajo condiciones de exterior 8-10. Una célula de ensayo Paslink consiste, básicamente, en una estructura cúbica muy bien aislada, que actúa como un calorímetro. La solución constructiva a estudiar se coloca en la cara sur de la estructura. Para la realización de los ensayos, una vez colocada la muestra, se aporta una ganancia controlada de calor o frío en el interior de la célula. El calor intercambiado mediante la envolvente con el exterior es monitorizado en todo momento mediante medidores de flujo térmico, lo que permite conocer el flujo de calor que atraviesa la muestra a ensayar. Asimismo, son registradas las condiciones meteorológicas exteriores: radiación, temperatura, velocidad del viento, etc. De este modo, es posible realizar un balance de energía y conocer así la respuesta térmica del 68

• The inner surface of the wall was finished by 2 mm plasterboard. Testing procedure and experimental conditions A Paslink cell consists basically of a well-insulated structure, which acts basically as a calorimeter: It has a removable southern facade where the building component to be tested can be placed. Its dimensions are 2.7 m x 2.7 m. The prototype façade is situated in the aperture, and heating or cooling power is supplied to the test room. The heat flux exchanged through the envelope of the cell is registered by means of thermal flux meters. The outside weather is measured, specifically radiation levels, temperature and wind speed and direction. An energy balance can, therefore, be performed and the thermal response of the prototype is then known. Additionally, when needed, further parameters can be registered, such as the temperatures of each constitutive layer of the prototype, or the flow rate passing through the ventilated layer. The employed Paslink cell is located in the facilities of the Laboratory for the Quality Control in Buildings

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componente a ensayar. Además de ello, cuando las necesidades así lo requieren, es posible monitorizar diferentes parámetros, como la temperatura de las diferentes capas que componen la fachada, o el caudal de aire que circula por una cámara ventilada, en el caso de que la hubiera. La célula Paslink empleada en el presente estudio se encuentra instalada en el Laboratorio de Control de Calidad de la Edificación del Gobierno Vasco (LCCE), ubicado en Vitoria-Gasteiz (latitud: 42º51’ N, longitud 2º41’ O). Se puede hallar información más detallada de dicha célula de ensayos en las páginas 51 a 62 de la referencia 10. Se realizaron dos ensayos diferentes, con el fin de obtener resultados representativos de distintas estaciones del año: el primero de ellos desde el 4 hasta el 14 de marzo de 2010 y el segundo desde el 20 de octubre hasta el 1 de noviembre del mismo año. Los caudales de aire empleados fueron de 27l/s en marzo y de 77l/s en octubre. El consumo de energía del ventilador fue de 15W en marzo y de 22W en octubre. En relación a la carga interna de calefacción empleada, se utilizó una potencia constante en cada uno de los ensayos, de tal modo que se asegurase un flujo de calor en sentido saliente de la célula de ensayo. Dicho modo de trabajo responde a necesidades de funcionamiento específicas de la Paslink, cuyas medidas son más precisas si el flujo de calor va del interior al exterior de la instalación. Resultados y discusión La fusión y solidificación de un material de cambio de fase pueden ser observadas por medio de un cambio brusco en la pendiente de la curva correspondiente a la evolución de la temperatura frente al tiempo, del modo que se muestra en la figura 2. Dicha variación en la fachada fue registrada en los ensayos, aquellos días que la radiación incidente en la fachada fue suficiente para fundir por completo el PCM. En el ensayo de octubre, el PCM fundió por completo en 6 días, parcialmente en 2 días, y no alcanzó la temperatura de cambio de fase el resto de los días. Por otro lado, en marzo, el PCM fundió completamente únicamente

of the Basque Government (LCCE), in Vitoria-Gasteiz, Basque Country, Spain (latitude: 42º51’ N, longitude 2º41’ W). More detailed information about the measuring devices of the Paslink cell employed in this study is given in ref. 10, pages 51 to 62. Two experiments were performed in order to have results from different seasons of the year: the first one from March 4th to 14th and the second one from October 20th to November 1st, both in 2010. The movement of the air through the ventilated layer was forced by means of a fan placed inside the extraction hopper. Different flow rates were employed in each experiment: In March, the mean extracted flow rate was 27 l/s. Instead, in October, the nominal average rate was 77 l/s. The energy consumption of the fan was 15 W in March and 22 W in October. Related to internal loads, a constant heating electrical power was employed in both measurements. These operating conditions correspond to the specific working way of the Paslink cell, where the accurate measurements are attained when the heat flows from inside the cell outwards, thus, the heating power is adapted to satisfy this requirement. Results and discussion The PCM melting-solidification processes can be graphically seen by means of the change in the slope of the curve corresponding to the temperature evolution of the external layer, as depicted in figure 2. The melting of the PCM starts at 28-30 ºC and ends approximately at 35 ºC. When melting takes places, the temperature of the facade remains stable, thus leading to a subsequent decrease of the overheating of the layer. In turn, when solar radiation fades out, the layer remains longer at a high temperature. This variation in the slope can be observed on those days when enough radiation reached the façade. In the performed experiments, it was observed that, in October’s one, the PCM melted completely in 6 days, partially in 2 days, and it didn´t reach the phase change temperature for another 5 days. In March, however, the PCM melted completely only 1 day, whereas it melted partially another day and didn´t

Fig. 2: Radiación vertical total, temperatura exterior y temperaturas del PCM (z=0m y z=2.7m), registradas el día 27 de octubre, se incluye identificación de los procesos de fusión y solidificación del PCM. Vertical total radiation, outside temperature and PCM temperatures (z=0m and z=2.7m), registered from October 27th, including identification of melting and solidification processes of the PCM layer.

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1 día del ensayo, fundió parcialmente otro día y no llegó al cambio de fase los días restantes. Cuando dicho proceso ocurre, la temperatura de la fachada permanece estable. Ello provoca que, en el proceso de solidificación, la temperatura de la fachada pueda permanecer a una temperatura elevada, a pesar de que las ganancias por radiación hayan desaparecido. De este modo, el aire que circula por la cámara puede ser calentado durante cierto tiempo, incluso, en ausencia de radiación. Del modo que se detalla en el párrafo siguiente, la fusión del PCM resultó tener una notable incidencia en la evolución de la potencia extraída por el aire de la cámara. El aire del exterior que entra en la cámara de aire de una fachada ventilada, se calienta a medida que circula por la misma y, de este modo, es capaz de extraer parte de la radiación solar que incide en la hoja exterior. A mayor incremento de temperatura del aire a lo largo de la longitud de la fachada, mayor será la energía que se extrae y, por tanto, mejor el rendimiento de la misma. Se realizó un estudio de la evolución de la temperatura del aire en el interior de la cámara ventilada, y se efectuó un balance energético con el fin de determinar la potencia extraída en los ensayos completados. El calor extraído fue calculado para cada intervalo de tiempo monitorizado (todos los parámetros registrados en los ensayos fueron adquiridos cada 10 min) en ambos ensayos realizados. Los resultados se ilustran en la figura 3. De los mismos, se extrajeron fundamentalmente dos conclusiones: Por un lado, la cantidad de energía obtenida mediante el calentamiento del aire de la cámara fue 4 veces más elevada en octubre que en marzo. Los motivos de dicha diferencia entre ambos ensayos son posiblemente debidos al caudal de aire empleado: Se estudió el número de Reynolds del flujo en el inte-

melt at all during the remaining 9 days. This fact, had a significant influence in the thermal behaviour of the façade, as will be evidenced below. The air coming from the outside is heated when passing through the air gap of the ventilated active façade, extracting a part of the solar incident energy. This amount of energy can be quantified and used for evaluating the performance of a ventilated active façade: The larger the temperature increase, the higher the performance of the façade. Thus, the behaviour of the air inside the ventilated channel was studied. For this purpose, the evolution of the air temperature inside the air chamber was analyzed, and an energy balance of the power extracted was calculated. The extracted power was calculated in both experiments (March and October) for each monitored lapse time (10 min). Results are graphically presented in figure 3. A substantial difference can be seen between the extracted power in the two experiments. The amount of energy obtained in October was 4-5 times larger than that obtained in March. Additionally, the energy stored in the phase change, which was extracted by the air (thus related to the time-delay observed in the temperature-time plots), was evaluated. Those days when the PCM melted completely (i.e.: October 22th, 23th, 25th, 26th and 28th) 1 the air was still being warmed up inside the chamber even 2.5 h after the radiation had faded. This can be observed in the evolution of the extracted power presented in the mentioned figure, where, the mentioned days, the heat power is still extracted after the radiation had faded out. This air heated during those 2.5 hours could be employed for heating of the inside building. The amount of the energy extracted after the radiation has gone was calculated and compared with the total amount of heat extracted for the mentioned days. It was observed that 10-

Fig. 3: Evolución de la energía extraída mediante el calentamiento del aire circulante por la cámara ventilada y radiación vertical total, para ambos ensayos (marzo y octubre). Thermal and physical properties of the commercial RT35 PCM. Phase change range and heat storage capacity were measured by DSC. Remainder properties were given by the supplier: www.rubitherm.de. 70

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rior de la cámara para ambos ensayos y se comprobó que el caudal de aire empleado en el ensayo de marzo responde a un régimen laminar (Re<2300). Sin embargo, en el ensayo de octubre, el caudal mayor de aire circulante resultó en un régimen de flujo de transición entre laminar y turbulento (Re=4000). Serán necesarias investigaciones adicionales para comprobar dicha el efecto del aire en el comportamiento de la fachada. Por otro lado, se evaluó la energía almacenada durante el cambio de fase del PCM, la cual fue extraída por medió del aire que circula a través de la cámara ventilada. Aquellos días que el PCM fundió por completo (22, 23, 25, 26 y 28 de octubre1), el aire de la cámara seguía siendo calentado incluso dos horas y media después de que la radiación hubiera desaparecido. Ello puede ser comprobado observando la figura 3, donde se observa cómo, los mencionados días, aún se seguía extrayendo potencia calorífica (o lo que es igual, se seguía calentado el aire) a través la cámara cuando ya no había ganancias solares presentes. Se estimó que la energía extraída posteriormente a la desaparición de la radiación puede llegar a suponer el 10-12% de la energía almacenada a lo largo de todo el día. Así, dicho aire podría ser empleado a modo de corriente de calefacción en el interior del edificio, en las horas posteriores a la puesta de sol, aprovechando así el calor almacenado en el PCM. Por el contrario, aquellos días que el PCM no fundió por completo, la curva de energía extraída siguió la misma tendencia que la radiación solar; se comprueba, por lo tanto, que dichos días el PCM no fue capaz de almacenar una cantidad significativa de energía y, por ello, dicha energía no pudo ser extraída por el aire de la cámara. Conclusiones En el presente estudio se ha desarrollado y evaluado un nuevo tipo de fachada ventilada, que incluye un material de cambio de fase en la hoja externa. Se construyó un prototipo a escala real de la misma, y se realizaron dos ensayos experimentales en una célula Paslink para determinar su comportamiento térmico.

12 % of the total energy was extracted after the solar gains had faded out. On the contrary, the days when PCM did not melt, the curve of the extracted power followed the same evolution than the solar radiation; hence, no significant energy was extracted by the air after radiation gains had faded away. Conclusions A new kind of ventilated active façade including PCM in its outer layer was developed and studied. A prototype of the façade was constructed, and an experimental, real scale research was done in a Paslink cell. The influence of the melting-solidification processes in the PCM lead to an increment of the heat absorption during the phase change temperature interval, and derived into a subsequent decrease of the overheating of the layer. When the solar radiation is over, the temperature of the layer remains at a higher temperature for a longer time. It was verified that, when the PCM fully melts, the inlet air was heated up even after 2.5 hours beyond the end of the radiation. Further research is needed to optimize the behaviour of the façade. Particular efforts should be done to study the influence of the air flow rate in the performance of the façade, once it could be a key parameter for the optimization of the system. Acknowledgements The present work is part of two research projects: MEC2007. BIA2007-65896: New materials for the envelope of the building with climatic functions and DIPE 08/25: Development and evaluation of ventilated active façades. The authors want to thank to the Spanish Government and the Regional Government of Bizkaia for their confidence and funding to carry out the study, as well as the University of the Basque Country-UPV/ EHU for giving us the opportunity to produce this research.

Se observó la influencia que los procesos de fusiónsolidificación del PCM tienen sobre la evolución de temperatura de la hoja externa; aquellos días en los que las ganancias solares fueron suficientes para la fusión completa del material, se registró un incremento del calor absorbido por la fachada. Dicho almacenamiento de calor permitió que el aire que circulaba por la cámara, siguiese siendo calentado al pasar por la misma, incluso, 2.5 h después de que las ganancias solares hubiesen desaparecido. Serán necesarios estudios adicionales acerca de la influencia que el flujo de caudal de aire tiene en el comportamiento térmico de la fachada, una vez que puede ser un elemento clave para mejorar el rendimiento global del sistema. ARCHITECTURE AND CRISIS

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Agradecimientos El trabajo aquí presentado forma parte de dos proyectos de investigación: MEC2007. BIA2007-65896: Nuevos materiales para revestimientos con función climática y DIPE 08/25: Desarrollo y evaluación de fachadas ventiladas activas. Los autores quieren agradecer al Gobierno de España y a la Diputación Foral de Bizkaia, así como a la Universidad del País Vasco-UPV/EHU, el apoyo para llevar a cabo la presente investigación.

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Evaluación de residuos como criterio comparativo de materiales para edificación. Evaluation of waste as a comparative criterion for building materials.

Author/s: José Manuel Gómez Soberón1, M. Consolación Gómez Soberón2, F. Guadalupe Cabrera Covarrubias1, Ramón Corral Higuera3, Diana Carolina Gámez García3, Antonio Guerrero Díaz3, y Luis A. Gómez Soberón. Institution or Company: Universidad Politécnica de Cataluña1, Universidad Autónoma Metropolitana de México2, Universidad Autónoma de Sinaloa, México3.

Abstract In this paper, it analyzes and compares the use of three different materials (Reinforced Concrete -R. C.-, Steel and Wood) usable for the building, and construction processes that this entails. The analysis aimed to investigate which of the three materials is the most appropriate from the perspective of sustainability in order to propose alternatives that minimize the impact they have on the environment. Today, concrete is the material most commonly used in construction, and therefore must be environmental objective for reflection, that after analyzed, we can propose other typologies or alternative materials. The analysis included projects single-family housing for each of the materials and building systems proposed, these cases involved comparable properties within their specific environments (rules and context Spanish) and process variables normalization that validate the analysis. The work was developed using the software tool for managing, scheduling and forecasting of construction waste Net Waste Tool (NWT) Waste & Resources Action Programmer, in which, it proceeded entering data, characteristics, volumes, consumption and emissions of each entry or supplies described in the study variables, and in this way, determine and quantify the pollutants vectors generated by these. The analysis of the results obtained have been able to argue a selection of materials for building sustainable new approach to waste generation, understanding that at the end of a life cycle, process or matter that pollutes less is best. ARCHITECTURE AND CRISIS

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Introducción

Introduction

El desarrollo sostenible se ha convertido en una inquietud creciente en todo el planeta, debido a la comprensión que provoca la contaminación sobre el medioambiente: por el agotamiento de los recursos naturales, por el incremento en la generación de residuos, y por los problemas sociales que éstos conllevan.

The sustainable development has become a growing topic in all over the world, due to the comprehension of the environmental pollution phenomenon: the depletion of the natural resources, the increment in the creation of waste products, and the social problems produced by these situations.

En el ámbito español, el actual modelo de construcción provoca la obtención de grandes cantidades de materia prima y de su procesamiento para la creación de viviendas; asimismo los residuos que se generan dentro del propio ciclo van también en incremento. Como consecuencia de lo anterior, es de destacar la importancia y repercusión de las actividades que realiza el sector de la construcción en la optimización de sus procesos, en la selección de los materiales que utiliza, en el uso de las tipologías constructivas adecuadas, y en la gestión óptima de la generación de los residuos que producen en su propio proceso 4, 6, 7, 9, 10. Es importante enfatizar que la vida útil de los materiales debe estar pensada y dispuesta dentro de un ciclo de vida lo más cerrado posible (12); por tanto, asumiendo y provocando esta situación en la edificación al final de su ciclo, los residuos generados deberán ser revalorizados, minimizados o controlados mediante acciones mitigadoras. Actualmente son pocos los trabajos que aportan alternativas a esta consecución 11, 13, y menos aún a materiales alternativos o procesos equiparables. En el ámbito Español, el Hormigón es el material utilizado en la ejecución de obras de edificación, no obstante, el sector cuenta con materiales que podrían contribuir como solución alternativa a ésta, ya que ofrecen opciones de reducción, reutilización y reciclaje más óptimos que el Hormigón. Entre éstos, se destacarían al Acero, que es factible de reciclar y la madera que ofrece una opción en su reutilización. Como análisis de aportación sostenible de cada material, se podría argumentar que en el caso del Hormigón, éste aporta alternativa de reciclaje empleándolo como árido en un Hormigón nuevo, en rellenos o en trasdosados de muros 3. De igual forma, es cotejable que en el sector de la construcción los residuos de origen metálico sean factibles de su valorización. Su reciclado, puede reducir el impacto que origina la producción de éstos en su primer ciclo, evidenciándose en evitar la extracción de volúmenes de mineral, consumo de energía, producción de CO2 y transporte. Por último, los residuos de madera presentan diversas posibles valorizaciones: desde la reutilización directa como elementos arquitectónicos o estructurales, o mediante la valorización energética de su combustión.

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In the Spanish context, the current construction model provokes the obtaining of big quantities of commodities and the processing of them to build dwellings; likewise the waste products generated in the process are also in increment. Because of previous statement, it is important to emphasize the repercussion of the activities effected by the construction industry to optimize its processes, to select the materials to utilize, to use the adequate constructive typologies, and to optimize the management of the wastes produced in its processes 4, 6, 7, 9, 10. It is important to emphasize that the materials useful life should be arranged inside a cycle of life the most possible closed (13); therefore, assuming and causing this condition at the end of a building cycle, the wastes produced should be revalued, minimized or controlled by means of diminution actions. At present there are a small number of the works contributing with alternatives to this attainment 11, 13, and even less to alternative materials or comparable processes. In the Spanish frame of reference, concrete is a common material used in the construction trade; nevertheless, the sector has materials that would be able to contribute as an alternative solution, since they offer more options of reduction, reuse and recycling more optimum than concrete. Among these, Steel is particularly distinguished by its feasibility to recycle, and also the Wood, that offers an option in its reuse. As analysis of sustainable contribution of each material, it is likely to say that in the case of concrete, it could be an alternative of recycling, employing it as aggregates for new concretes or in filler for retaining walls 3. Likewise, it is possible to state that in the building trade, the metallic-origin wastes could be feasible to get a good value; its reuse, can reduce the original impact of its production in its first cycle: avoiding the mineral mining, energy consumption, CO2 production, and transportation. Finally, the Wood wastes present diverse possible increase in value: since the direct recycling as architectural or structural elements, or by means of energy worth by its combustion.

Objetive of research The main objective of this work is to compare three building materials (Reinforced Concrete -R. C.-, Steel and Wood), utilized in comparable constructive systems to obtain a criteria to investigate which of these is the suitable one in accordance to a sustainable point of view.

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Objetivo de la investigación El principal objetivo de este trabajo es comparar tres materiales constructivos (Hormigón Armado -R. C.-, Acero y Madera), aplicados en sistemas constructivos equiparables para la obtención de criterios que sirvan para indagar cuál de éstos es el idóneo desde el punto de vista sostenible. La herramienta utilizada para determinar las tendencias del comportamiento de cada muestra ha sido el sistema informático evaluador de la generación de residuos en la construcción. Dicho sistema permite la realización de simulaciones en base a parámetros calibrados prestablecidos y la información de descripción de los insumos, de sus características físicas y de sus propiedades mecánicas. Con la tipología de residuos, su representatividad y el tipo de sistema constructivo vinculado, se realizaron las correlaciones y agrupaciones que permitieron explicar y justificar los comportamientos percibidos, aportando criterios y datos técnicos con el fin de cotejar y vislumbrar tendencias de su generación específica para éstos. Descripción de la metodología Para realizar esta investigación se buscaron proyectos de características similares (superficies, usos, forma y número de plantas), aunque éstos sean realizados en diferentes sistemas constructivos; de éstos, se obtuvieron parámetros que proporcionaron información de los elementos, y permitieron efectuar un análisis estadístico. A continuación, se realiza una relación de las partidas que se consideraron en cada proyecto analizado, así como la justificación de exclusión de aquellas que no fueron necesarias. Partidas consideradas en el análisis. Se estableció mediante criterios intuitivos, además también de considerárseles uniformes y similares entre las muestras estudias, a las partidas tales como: Elementos estructurales presentes durante toda su vida útil y elementos de considerable volumen. Partidas excluidas en el análisis. Se prescindió en el estudio de las partidas que no fueran factibles para ser consideradas como materiales de segunda generación, que su proceso de separación fuese complejo, que no permitan solución de remplazo de los tres materiales a analizar, partidas en las que no se incluyen como insumos los materiales o que su composición pudiera generar materiales con implicaciones constructivas no deseables. Detalles de éstas fueron presentados en investigación previa 8. Net Waste Tool (NWT) 1 es un sistema informático con una base de datos prestablecida que permite su uso o manipulación, para el empleo en la determinación de los residuos de la construcción. Introducida la información de un proyecto en específico, se utiliza para estimar de forma probabilística los tipos de residuos sobre la base de su cantidad, su masa, su contenido de material, sus mermas, y su capacidad ARCHITECTURE AND CRISIS

To determine the behavior tendencies of each sample, a system data processing evaluator of wastes in construction was the tool utilized. This system permits the execution of simulations based on preestablished calibrated parameters, and the information about the supplies description, its physical characteristics and its mechanical properties. With the wastes typology, their representation and the type of constructive system linked; correlations and groups were accomplished in order to explain and to justify the perceived behaviors, providing criteria and technical data to compare and discern trends in their specific generation for them. Description of the Methodology For this research, similar-characteristics projects were sought (surfaces, uses, form and number of stories), although they had different constructive systems; in; from them, some parameters that provided the elements information and that permitted to perform a statistical analysis, were obtained. Subsequently, a ratio of items considered in each analyzed project is performed, as well as the justification of elimination of those that were not necessary. Items considered in the analysis. They were selected by means of intuitive criteria, besides to consider them homogeneous and similar among the studied samples. Some considered items are: structural elements present during all useful life and large size elements. Items excluded of the analysis. They were omitted because they were not feasible to be considered as second-generation materials, they separation process were complex, they do not permit a replacement solution of the three materials to analyze, items which do not include as supplies the materials or that their composition could create materials with undesirable constructive implications. Previous research presents more details 8. Net Waste Tool (NWT) 1 is a data processing system with a pre-established database that permits its use or manipulation, to employ it in the decision-taking for the construction wastes. When project information is in, it is utilized to estimate, in a probabilistic form, the types of wastes, based on its quantity, its mass, its content of material, its baseline wastage rate, and its statistical recycled capacity for each item. The tool permits to identify specific actions to reduce the levels of produced wastes, their classification by type and by their mass, or the economic value that the wasteful materials could have. Description of the Analysis Samples The materials utilized in the construction of the studied dwellings (R.C., Steel and Wood), have been applied in the design of three dwellings projects with similar control parameters. Next Fig.1 9,13 show some architectural details:

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de reciclado estadístico para cada partida de obra. La herramienta, permite identificar acciones específicas para reducir los niveles de residuos generados, su clasificación por tipo y por su masa, o el valor que pueden llegar a tener los materiales desperdiciados.

The limit criterion adopted to accept the three construction samples was the built surface, according to the available information to process and to its construction similarities; in the Table 1 presents the data in each case, according to European legislation 5.

Descripción de las muestras de análisis El estudio de los materiales utilizados en la construcción de las viviendas analizadas (R. C., Acero y Madera), han sido aplicados en el diseño de tres proyectos de viviendas con equiparables parámetros de control. Algunos de los detalles arquitectónicos se presentan en la siguiente Fig. 1 9, 13.

The previous three cases are viable proposals of building design that are not yet accomplished. In relation to the built surface, the useful surface and the number of occupants, they have been selected to do a normalization of the results obtained from the program; thus, the resultant studied variables could be compared among them in an objective manner.

El criterio de límites de aceptación adoptado para las tres muestras constructivas fue el de la superficie construida, el cual responde a disponibilidad de la información para su proceso y a sus similitudes constructivas; en la Tabla 1 se presentan los datos de cada caso, en acuerdo a legislación Europea 5:

The NWT tool permits to propose two objectives according to the demand and control level to establish in the construction site: projected and good. Likewise, a third level (minimum) is automatically applied by the own program, for more details of use and efficacy of the program, consult previous works1,6,7. All

Table 1. Normalizing parameters of samples

Los anteriores tres casos, son propuestas viables de diseño constructivo no realizadas hasta el momento, por lo que respecta a los parámetros de superficie construida, de superficie útil y el número de ocupantes, se han seleccionado éstos para realizar la normalización de los resultados que se obtengan del programa, de esta forma las variables estudiadas resultantes podrán ser comparadas de forma objetiva entre ellas. La herramienta NWT permite proponer dos objetivos en acuerdo con el nivel de exigencia y control a implantar en la obra: el estándar y el deseado. Asimismo, un tercer nivel (mínimo) es aplicado de forma automática por el propio programa, para detalles de uso y eficacia del programa consultar otros traba-

the resultant information can be extracted from the program by means of different reports with various formats. These reports were utilized for the analysis and statistical comparison.

Results The following reports were obtained from the NWT system: items (description, measures, price of materials, recycled for cases with defined objectives, percentages of recycled and of wastes produced); weight, volume and prices (percentages by items for both definite objectives and estimated amount in reduction of wastes); and wastes classified by materials (full amount and established objectives in

Fig. 1. Planta y secciones de las viviendas utilizada en el estudio del H. A., Acero y Madera. Floor and sections of housing used in the study of R. C., Steel and Wood. 76

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jos 1, 6, 7). Toda la información resultante del proceso puede extraerse del programa mediante diferentes reportes con formatos varios. Dicho informes fueron utilizados para el análisis y comparación estadística.

Discusión de los resultados Se obtuvieron del sistema NWT los reportes siguientes: por partidas (descripción, medidas, coste de materiales, de reciclados para los casos objetivos definidos, porcentajes de reciclado y de residuos generados); por peso, volumen y costes (porcentajes por partidas para ambos objetivos definidos y cifra de reducción de residuos estimados); y residuos clasificados por materiales (totales y por objetivos establecidos, tanto en peso, volumen y coste). Como síntesis de la información que generó esta investigación, se presentan algunas relaciones de interés: En la Fig. 2 se comparan los costes de los tres materiales de análisis, tanto proyecto como material, se puede apreciar de forma general que el coste del proyecto es superior en un 40% al de los materiales. Es notorio que para el caso de la Madera ambos costes son inferiores con referencia al caso de R. C. y Acero (9 y 4 veces, respectivamente). También es importante destacar que el coste del material con respecto al proyecto total, para el caso de la Madera representa una opción deseable, ya que ambos se aproximan entre sí, mientras que para R. C. y Acero, el coste final del proyecto es relativamente superior al del material (alrededor de un 60%). Mientras menos materiales se involucren en el proceso de construcción, es posible que el coste del proyecto sea inferior. En la Tabla 2 se presentan los resultados resumidos de las muestras analizadas, como se puede observar, los valores reportan que el Acero es un 46,20 % más reciclable que el R. C., mientras que éste es un 7,14% más que la Madera, por último, comparando el Acero con la Madera, éste es un 53,34 % más que el último, en cuanto a proceso estándar para todos ellos. Respecto al proceso deseado, el Acero es más reciclable un 57,51% que el R. C., el R. C. es un 7,44% más que la Madera, y el Acero es un 64,95% más que la Madera también. Haciendo una comparación entre los dos procedimientos, podemos observar que para el R. C. existe una diferencia de 3,32%, para el Acero un 14,63 % y para la Madera un 3.02%, siendo estos datos el incremento del objetivo deseado con relación al objetivo estándar en los tres materiales. Lo anterior, debería interpretarse como que el Acero es un material altamente reciclable, mientras que la Madera es mejor valorizable en su reutilización, por otra parte R. C. es más complejo de reutilizar y reciclar, debido a que es una mezcla de diferentes materiales, por lo tanto mientras menos componentes tenga un material puede ser más fácil de valorizar. Para poder realizar un análisis con más equidad comparativa, se ha procedido a utilizar los valores ARCHITECTURE AND CRISIS

weight, volume and price). As result of this research, some interesting statements are presented: In Fig. 2 the cost of the three analyzed materials are compared, for both project and material; it is appreciated in general that the project price is greater in 40% to the materials price. It is notorious that for the Wood case both prices are lower with reference to the R.C. and Steel cases (9 and 4 times, respectively). It is also important to mention the ratio between the materials with regard to the full project prices, for the Wood case, it represents a desirable option because both approach among each other, while for R.C. and Steel, the price of the project is relatively greater than the material (around a 60%). The less material involved in the construction process, it is possible that the project cost is lower. In the Table 2, the summarized results of the analy-

Fig. 2. Costes generados de las muestras de estudio (euros). Costs arising in the study samples (euros).

zed samples are presented, as it is observed, in a process of project for all of them, the results demonstrate that Steel is 46.20% more recyclable than R.C., while R.C. is 7.14% more recyclable than Wood; comparing Steel against Wood, the first is 53.34% more recyclable. With respect to the good process, Steel is 57.51% more recyclable than R.C., R.C. is 7.44% more recyclable than Wood, and Steel is 64.95% more recyclable than Wood. Making a comparison between the two procedures, it is observed that there are differences, 3.32% in R.C., 14.63% in Steel and 3.02% in Wood; these data correspond to the increase in objective good with regard to the objective of the project, for the three materials. This can be interpreted as the Steel is highly recyclable material, whereas Wood is best recoverable on reuse, on the other hand, the R. C. is a more complex material to reuse and recycle, because it is a mixture of different materials, therefore has less components while a material may be easier to revalue. To accomplish an analysis with more rational comparison, the values obtained in Table 2 have been used, dividing them by the normalizing parameters from the Table 1; considering that without this action, it 77


Table 2. Summary table of overall results of the investigation

Table 3. Standardized results

obtenidos de la Tabla 2, dividiéndolos entre los parámetros normalizadores de la Tabla 1, por considerar que sin esto, se podría distorsionar el análisis comparativo de valores a estudiar. En la Tabla 3, se presenta el resultado del anterior ajuste. En la Fig. 3, se pueden ver los valores medios normalizados para las relaciones de superficie y usos, destacándose varios aspectos. 1. La variable de normalización superficie útil es la más sensible de los parámetros de análisis por contar ésta con un mayor recorrido entre máximo y mínimo alcanzados, y por tanto debería ser seleccionada como parámetro de decisión. 2. En lo referente a la expresión de los resultados, las unidades (t, m3) que mejor permiten discernir entre ellos no son uniformes, destacando que para el caso de el material R. C., la unidad debería ser “t”, para el caso de Acero m3 y por ultimo para la Madera, a efectos prácticos es indiferente. 3. Como era de esperar, en todos los casos el nivel objetivo marcado en el análisis como deseable siempre genera una eficiencia más sostenible. 4. Por último, y siendo de importancia para la aportación de esta investigación, se puede evidenciar en los gráficos que la generación de residuos normalizados sigue un orden establecido que va de más a menos para los materiales: R. C., Acero y Madera, a discrepancia del Acero para el caso de m3 y ambas superficies construidas estudiadas. Lo anterior se podría imputar a la diferencia de densidad tan marcada que presenta este material para con los otros. 5. El orden de optimización sostenible ascendente establecido vendría a ser el siguiente (siempre primero con gestión deseable y luego estándar): 1) Madera, 2) Acero, y 3) R. C.

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would be able to distort the comparative analysis of values to study. In the Table 3, the previous commented adjustment in results is presented. In the Fig. 3, the mean values normalized by the surface relations and uses are shown, from it some aspects can be mentioned: 1. In the analysis, the normalization variable: floor area, is the most sensitive parameter, has less travel between maximum and minimum achieved, and therefore should be selected as a decision parameter. 2. Regarding the expression of results, the units (t, m3) that best allow us to discern between them, are not uniforms, for the R.C., the unit should be “t”, for Steel m3 and for Wood it makes no difference for practical effects. 3. As it was expected, in all analyzed cases, the desirable good level always generates a more sustainable efficiency. 4. Finally, being an important contribution to this research, the graphics shown that the production of normalized wastes describes an established order, going from more to less for the materials: R.C., Steel and Wood, with a discrepancy for Steel in the case of m3 and for both types of surfaces constructed studied. The previous statement could be attributed to the notorious density difference presented in this material with regard to others. 5. The established sustainable-optimization ascending order could be the next one (the good management always first and then the project one): 1) Wood, 2) Steel, and 3) R.C

Conclusions Generals 1. The administration of a construction in accordance with sustainable parameters (minimizing the procedure, considering recycled materials and was-

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Fig. 3. a) Relación superficie normalizada. b) Relación residuos-usos normalizados. Relationship between normalized surface and waste-normalized uses.

Conclusiones Generales 1. En términos económicos el gestionar una obra con parámetros sostenibles (minimización del procedimiento, consideración de materiales reciclados y gestión de sus residuos) proporcionará un ahorro en ella. 2. El establecer objetivos sostenibles deseables o con expectativas superiores a los aplicados en la práctica estándar de la construcción conducirá inexorablemente a mejoras medioambientales y económicas. 3. Se puede decir que la selección del material utilizado puede llegar a ser eficiente desde la perspectiva de la sostenibilidad y cuidado del medioambiente; y que en la actualidad esta selección de material debería ser considerada como opción constructiva a implementar para satisfacer la necesidad de vivienda actual. Específicas 1. Las obras de vivienda que se gestionen con principios sostenibles, pueden llegar a reducir la cantidad de residuos en un 50%. Haciendo una comparación entre cada uno de los materiales utilizados y su generación de residuos, el R. C. supone un 34% más residuos que el Acero; y ambos generan aproximadamente un 90% más residuos que la Madera. Por lo anterior que la Madera supone una opción de construcción amigable con el medio y factible desde el punto de vista de la sostenibilidad. 2. Como parámetro útil normalizador de los datos y como variable útil para definir los datos que pueden ser generados en un estudio similar al expuesto, el de la superficie útil resulta ser el mejor, puesto que cuenta con un mayor recorrido de variabilidad y por tanto es más sensible para determinar límites, en lo referente a las unidades (t, m3) que mejor permiten discernir entre ellos, para el caso del R. C., es t, para el Acero m3, y para la Madera, a efectos prácticos es indiferente; por los motivos mencionados con anterioridad. 3. A efectos de número de usuarios de las viviendas analizadas no se observa una correlación significaARCHITECTURE AND CRISIS

tes management) will provide savings in economics terms. 2. To establish good sustainable objectives or with expectations greater than the common applied in projects standard constructions, will conduct inexorably to economic and environmental improvements. 3. The selection of the material used can be efficient from the perspective of sustainability and environmental care, and that at present this selection of material should be considered as constructive option to deploy to meet current housing needs. Specific 1. Housing construction to be managed with sustainable principles, they can reduce the amount of waste by 50%. Making a comparison between each of the materials used and their generation of waste, R. C. amounts to 34% more waste than Steel, and both generate about 90% more waste than Wood. This means that the building solutions made with Wood construction materials are a choice of environmentally friendly construction, and feasible from sustainability. 2. As useful parameter normalizing the data and how useful variable to define the data that can be generated in a study similar to the above, the useful surface to be the best (high path variability) and is therefore more sensitive for determining limits study. With regard to the units (t, m3) that best allow us to discern between them, in the case of R. C. t is best, for Steel, m3 is more appropriate, and finally the Wood is indifferent to the type of unit, for the reasons mentioned above. 3. In terms of the number of users of the homes analyzed, no significant correlation is observed, which would favor the implementation of housing with the use of Wood materials because these are the environmental aspects that are better. 4. Data analyzed, it was shown that three alternative materials studied, the timber, with its limited strength, production and application, is the material that generates less waste and more perspectives for reuse and re-recovery is in construction.

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tiva, lo cual debía favorecer la implementación de la tipología de viviendas con uso de materiales de Madera por ser éstas las que en aspectos medioambientales son mejores. 4. De los datos analizados, se ha demostrado que de los tres materiales alternativos estudiados, la Madera, con sus limitaciones de resistencia, producción y aplicación, es el material que menos residuos genera y más perspectivas factibles de reutilización y revalorización tiene en la construcción.

Acknowglements The authors express thanks to: research project S-01117 from CTT-UPC, to EPSEB-UPC, to the Department CAII-EPSEB-UPC, to FIM-UAS and to the scholarships program for Master and Ph. Degree studies by CONACYT.

Agradecimientos Los autores agradecen a: al proyecto de investigación S-01117 del CTT-UPC, a la EPSEB-UPC, al Departamento CAII-EPSEB-UPC, a la FIM-UAS y al programa de becas para estudios de doctorado y maestría del CONACYT.

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[Conference] // VIII Convención Internacional sobre Medio Ambiente y Desarrollo. - La Habana : [s.n.], 2011a. - pp. 1201-1222. 8. Gómez Soberón J. M., Corral Higuera, R., Arredondo Rea, S. P., Gómez Soberón, M. C., Gómez Soberón, L. A., Guerrero Díaz, A. Evaluación de residuos como criterio comparativo de procesos constructivos [Conference] // II European Conference on Energy Efficiency and Sustainability in Arquitecture and Planning. - [s.l.] : Universidad del Pais Vasco, 2011. - p. 348. 9. Guerrero Díaz A., Gómez Soberón J. M. Estudio analítico y comparativo de procesos constructivos desde la sostenibilidad. // Proyecto Final de Grado EPSEB-UPC. - 2011. - pp. 37-61. 10. Jaillon L., Poon C.S., Chiang Y.H. Quantifying the waste reduction potential of using prefabrication in building construction in Hong Kong [Journal] // Waste Management. - 2008. - Vol. 29. - pp. 309–320. 11. Llatas C. A model for quantifying construction waste in projects according to the European waste list. [Journal] // Waste Management. - 2001. - doi:10.1016/j. wasman.2011.01.023. 12. Ortiz O., Pasqualino J. C. y Castells F. Environmental performance of construction waste: Comparing three scenarios from a case study in Catalonia, Spain [Journal] // Waste Management. - 2010. - Vol. 30. - pp. 646–654. 13. Symonds Construction and demolition waste management practices, and their [Report] / DGXI ; European Commission. - 1999.

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¿Eficiencia energética vs patrimonio arquitectónico? El caso del Pabellón de Sant Manuel del Hospital de Sant Pau de Barcelona Energy efficiency vs architectural heritage? The case of Sant Manuel’s Pavilion of Sant Pau’s Hospital of Barcelona

Author/s: José Luis González Moreno-Navarro, Albert Casals i Balagué, Alicia Dotor Navarro, Esther García Mateu,Belén Onecha Pérez Institution or Company: Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Barcelona

Abstract The Architectural speakers are involved in the restoration of the San Manuel Pavilion of the Hospital de Sant Pau, Barcelona, to become the headquarters of United Nations University. This paper discusses the various interventions that, based on general criteria aimed at improving energy efficiency applied from a deep knowledge of the building, have been carried out in the building. These interventions are divided into three sections: 1. Limitation of energy demand, treating those aspects of the building’s skin that are subject to change or adaptation, such as thermal insulation of roofs or the placement of double glazing in existing carpentry, among others. 2. Use of renewable energy, giving the building a geothermal system as a production system for heating and cooling. 3. And finally, incorporating efficient facilities. Through this analysis, the authors of this paper attempts to answer questions such as if this transformation is compatible with the conservation of architectural and documentary monument significant? If not, what criteria should prevail: the search sustainability or conservation of memory? Is it possible to offer alternatives that achieve the required energy efficiency and conservation of heritage values? ARCHITECTURE AND CRISIS

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Comunicación

Comunication

L@s arquitect@s ponentes participan actualmente en las obras de restauración del Pabellón de Sant Manuel del Hospital de Sant Pau de Barcelona para reconvertirlo a Sede de la Universidad de las Naciones Unidas.

The architects about this lecture are currently involved in the restoration of the San Manuel Pavilion in Barcelona Sant Pau Hospital, to transform it into the United Nations University Headquarters.

Esta ponencia analiza la compatibilidad entre la conservación de los valores de este edificio, patrimonio de la humanidad desde 1997, con la necesaria intervención de restauración, que lo transforme en un edificio súper eficiente energéticamente y que lo vuelva atractivo para los organismos motores de investigación y producción económica. El origen del hospital de Sant Pau de Domènech i Montaner se remonta a 1902. La característica más peculiar del complejo de edificios proyectado por este famoso arquitecto modernista era la tipología hospitalaria elegida, en pabellones aislados separados una distancia equivalente a vez y media su altura. Los pabellones aislados estaban basados en las teorías higienistas que corrían por Europa basadas en el aislamiento según el nivel de posible contagio de las enfermedades, separando hombres de mujeres, e intentando proporcionar a los enfermos las mejores condiciones de asoleamiento y ventilación. Por esta razón la altura de las salas de enfermos de los pabellones se estableció alrededor de los 7m, para que cada enfermo dispusiera de un volumen de aire de unos 50m3 “propios” y los mismos pabellones se dispusieron con su eje en el sentido este- oeste, para que la ventilación fuera eficiente en el sentido perpendicular norte- sur, donde se establecen las mayores diferencias de temperaturas.

This paper analyzes the compatibility between the conservation of this building values, world heritage site since 1997, with the necessary restoration for it to become a super efficient energy building and make it attractive for researchers and investors. The origin of Domenech i Montaner Sant Pau Hospital dates back to 1902. The most peculiar feature of the complex of buildings designed by the famous modernist architect was the hospital typology chosen, in isolation wards separated by a distance equal to one and a half its height. The isolation wards were based on theories running around Europe hygienists from isolation according to the level of possible spread of disease, separating men from women, and trying to give patients the best conditions of sunlight and ventilation. For this reason, the height of the pavilions rooms was set around 7m, so that every patient could “possess” an air volume of approximately 50m3, and the same wards were arranged with its axis in an eastwest, so that ventilation is effective in the perpendicular north-south, establishing the largest temperature differences. In addition, isolation wards were connected together by a large underground network of corridors. Domènech himself says in its report for the pavilions project:

Además, los pabellones aislados se comunicaban entre sí mediante una red subterránea de grandes pasillos.

(...) In the thickness of the floors of the vaulted rooms there are transverse air channels

Y como dice el propio Domènech en su memoria para el proyecto de los pabellones del hospital:

(...) In the top of the vaulted room there are some other windows also graded … that open to an air chimney

(…) en el grueso de los pisos abovedados de las salas hay unos espacios canales o conductos transversales de aire (…) por ellas entra el aire fresco.

(...) for them comes the fresh air.

(...) this outside ventilation serves as the outdoor air is warm enough (...)

(…) hay en lo más alto de las bóvedas de la sala otras (ventanas) graduadas también por sus cerramientos de mariposa que se abren en una chimenea de tiro (…) esta ventilación exterior sirve mientras el aire exterior es bastante templado (…) Y respecto a la ventilación y calefacción artificial:

“En los espacios transversales de la gran sala (de cada pabellón), intermedios entre las ventanas, se hallan constituidos unos verdaderos anillos de conductos de calefacción comprendidos en los gruesos de muros y de bóvedas de los pisos. 82

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A partir de la parte baja de los sótanos corre por el subsuelo del eje mayor del pabellón y de la gran sala un conducto de 0,80 por 1 metro de sección que parte del departamento disponible para calefacción al extremo del edificio. De este conducto central parten en espina unos conductos normales que van a parar frente a la base de los pilares de cada fachada. A partir del piso de la planta baja (…) en el espesor del muro hueco corre un conducto vertical de aire entre cada par de ventanas (…) rematando por encima de las cornisas y cubiertas en forma de chimeneas. Estas conducciones de aire caliente (…) pueden recibir diferentes aparatos o sistemas de calefacción, a saber: 1º por vapor central; 2º por vapor especial de cada pabellón; 3º por calorífero de aire único para cada pabellón; y 4º por caloríferos varios dentro de las salas.” El pabellón objeto de esta conferencia, el de Sant Manuel, sigue fielmente el proyecto de Domènech i Montaner, pero las obras del mismo fueron llevadas por su hijo Domènech Roura, que lo terminó en 1922. En origen esta destinado a cirugía general solo para hombres, posteriormente se le añadió también el servicio de oncología. El edificio consta de tres cuerpos, oeste, central y este. Los dos primeros se desarrollan en 3 alturas entre los 4m del semisótano y los 7-8m de las plantas baja y primera; mientras que el cuerpo este se desarrolla en 4 plantas de alturas inferiores, puesto que eran las plantas de administración. El acceso principal se situa en el cuerpo oeste. En 1959 se realizaron obras de reforma general en el pabellón de Sant Manuel, disponiéndose un piso intermedio en la planta baja y proporcionando la gran cantidad de nuevas instalaciones que en ese momento ya eran imprescindibles, pero a finales del siglo XX se decidió que los pabellones se estaban quedando obsoletos para el ritmo al que avanzaban los avances y requerimientos de la medicina hospitalaria, con lo que se decidió construir un nuevo hospital en la zona norte del solar y conservar los pabellones destinándolos a usos que generasen un entorno de investigación, innovación, desarrollo y cooperación.

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And regarding artificial ventilation and heating:

“In the transverse space of the great hall (each flag), intermediate between the windows there are real true heating ducts covered by thick walls and vaults of the floors. At the Basement, in parallel to the building axis i exists a duct of 0.80 per 1 meter section that begins at the heating department at the end of the building. From this central canal start normal ducts that end up facing the base of the pillars of each facade. From the ground floor (...) in the thickness of the wall runs a vertical gap of air between each pair of windows (...) ending over the cornices, hidden into shaped chimneys. These pipes of hot air (...) can receive different appliances or heating systems, namely: 1 steam central 2 ° for special steam of each pavilio n, 3 º per furnace air unique to each ward, and 4 by radiators several within the rooms.“ The topic of this conference, San Manuel pavilion, follows closely Domenech i Montaner project, but works were carried by his son Domènech Roura, and ended in 1922. Originally intended for general surgery only for men, later also added the oncology department. The building consists of three parts, west, central and east. The first two are developed in three heights from the 4m basement to the 7-8m of the ground and first floors, while the east part is developed in 4 plants of lower heights, as were the plants of administration. The main entrance is located in the western part. Some renovations take place in San Manuel pavilion in 1959, like providing an intermediate floor on the ground floor and some other facilities, but in the late twentieth century it was decided that the wards were becoming obsolete for the rate at which advanced the progress and needs of hospital medicine, so it was decided to build a new hospital in the north of the site and setting the old pavilions for research, innovation, development and cooperation purposes.

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Fases previas a la intervención en el Pabellón de Sant Manuel Una vez decidida la transformación del recinto, la Fundación Privada Hospital de la Santa Creu i Sant Pau (FPHSP) emprende diversas iniciativas para dirigir las intervenciones, que siguen la siguiente cronología: 2004-2008 Redacción del Plan Director del Hospital de la Santa Creu i Sant Pau. En él se definen los criterios generales para la intervención de restauración en los pabellones, siendo uno de los capítulos destinado a Instalaciones, recomendando el diseño racional de los recorridos, así como, su facilidad de registro y mantenimiento. 2009 Creación de la Mesa de Patrimonio La Mesa, formada por el Ayuntamiento de Barcelona, la Generalitat de Catalunya, la Diputación de Barcelona y la Fundación Privada Hospital de la Santa Creu i Sant Pau, asesorará y definirá los criterios de intervención que han de permitir una rehabilitación respetuosa con el conjunto modernista. Según sus propias palabras “...Estos criterios han de permitir una rehabilitación de calidad, comprometida y respetuosa con la historia y el valor arquitectónico del recinto, y, al mismo tiempo, adaptada a las necesidades de los usos futuros que se están definiendo”.

Previous stages to San Manuel restoration Once decided the enclosure transformation, the Hospital Santa Creu i Sant Pau Private Foundation(FPHSP) undertakes various initiatives to target interventions that follow this timeline: 2004-2008 Plan Director of Santa Creu i Sant Pau Hospital It defines the general criteria for intervention options at the pavilions, one of the chapters intended to Facilities, recommending the rational design of the routes, as well as their easy registration and maintenance. 2009 Bureau of Heritage foundation The Bureau, formed by the City of Barcelona, the Generalitat de Catalunya, Barcelona Provincial Council and the Private Foundation Hospital Santa Creu i Sant Pau, assess and define the intervention criteria. In his own words “... These criteria are to allow rehabilitation of quality, committed and respectful of the history and architectural value of the enclosure, and at the same time, adapted to the needs of future uses that are being defined” .

2009-2010 Se convoca el Concurso para la Restauración del Pabellón de Sant Manuel

2009-2010 Competition for the Restoration of San Manuel Pavilion

El Pabellón de Sant Manuel será la sede de la Universidad de las Naciones Unidas.

San Manuel Pavilion will host the United Nations University.

La FPHSP convoca un concurso para la redacción del proyecto y dirección de las obras, en el que resultan ganadores los arquitectos Víctor Argentí, José Luis González Moreno- Navarro y Albert Casals.

The FPHSP announces a contest for the project and supervision of works, in which architects winners are Victor Argenti, José Luis González and Albert Casals.

2010 Redacción del Pliego de Condiciones Ambientales del Recinto

2010 Statement of Site Environmental Conditions

Dada la voluntad de la FPHSP de seguir criterios de calidad ambiental y eficiencia energética en la intervención del recinto, encarga a la Ingeniería Lavola el Pliego de Condiciones Ambientales del Recinto, donde se recogen, entre otras, las siguientes prescripciones: aislamiento de la envolvente y sus espesores, especificaciones sobre vidrios y utilización de protecciones solares. En cuanto al aislamiento, se expresa la imposibilidad de aislar por el exterior de la fachada y se recomienda estudiar aislar por el interior, aún especificando la posible incompatibilidad por los revestimientos cerámicos decorativos que existen en casi la totalidad de los pabellones.

El proyecto. Soluciones adoptadas Una vez definido el uso del pabellón, y siguiendo las posibilidades que marca el Plan Director, se plantea la posibilidad de suplementar la superfície útil del edificio diseñando dos altillos, que ocupan parcial84

As the FPHSP willing was to follow environmental quality and energy efficiency criteria in the operation of the site, it orders to Lavola engineering the enclosure environmental conditions, which includes, among others, the following requirements: isolation of envelope and their thicknesses, details of windows and use of sunscreens. As to the isolation, is expressed by the inability to isolate the exterior of the facade and is recommended to isolate the inside, even by specifying the potential incompatibility between decorative ceramic coatings existing in almost all of the flags.

The restoration project Once defined the pavilion function, and following the Plan Director possibilities, it is decided supplementing the useful surface of the building designing two mezzanines, partially occupying the ground floor and first floor of the central body. The program is distributed as follows:

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mente la planta baja y la planta primera del cuerpo central. El programa se distribuye de la siguiente manera: Cuerpo central: planta semisótano- aulas; planta baja y su altillo despachos y zona investigación; planta primera, igual a la planta baja. Cuerpo oeste: nuevo núcleo de comunicación vertical y salas representativas. Cuerpo este: administración. Por tanto, la intervención se realiza sobre una superficie de 2.657 m2 y para un uso exigente e intensivo en cuanto a confort e instalaciones se refiere. Las intervenciones se propusieron teniendo como base los criterios generales encaminados a mejorar la eficiencia energética, pero aplicándolos a partir de un profundo conocimiento del edificio. Conocimiento del edificio. Conservación de los elementos originales Se mantuvo la utilización del sistema de ventilación original, en este caso, mecanizando el sistema para pretratar y filtrar el aire, y distribuyéndolo por conductos que cumplen la normativa higiénica actual. En el esquema siguiente, se puede ver el funcionamiento general de ventilación y climatización. Por otra parte, desde la FPHSP se nos preguntó la posibilidad de aislar térmicamente lafachada introduciendo algún aislante en la cámara de aire entre las hojas que lacomponen. Se trata de una fachada de doble hoja trabada a la altura de las bóvedas, horizontalmente; y, verticalmente, en los conductos verticales de estructura y ventilación y alrededor de las ventanas. Si se introduce aislamiento térmico en las cámaras de aire definidas por este entramado, se induce un comportamiento térmico diferente en ambas caras de la fachada, por lo que ésta llegaría a romperse. Además, no sería continuo, quedaría cortado por los machones sólidos que actúan como puente térmico. Limitación de la Demanda Energética Se ha planteado la limitación de la demanda energética, tratando aquellos aspectos de la piel del edificio que han sido susceptibles de cambio o adaptación. - Aislamiento térmico de las cubiertas Aislamiento térmico de fibras de madera de 10cm de espesor, óptimo para nuestro clima. Se ha de tener en cuenta que la cubierta es el elemento que sufre mayor radiación solar en verano y nuestro clima está penalizado sobre todo en temas de refrigeración. - Conservación de las carpinterías de madera tanto como ha sido posible, mejorando sus cualidades frente a las infiltraciones. - Colocación de doble vidrio en las carpinterías existentes y nuevas.

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Central part: basement-classroom, ground and first floor and mezzanine-offices and research area. West part: new vertical communication core and representative rooms. East part: administration. Therefore, the intervention is performed on an area of 2.657 m2 and for a demanding and intensive use in terms of comfort and facilities. The interventions were proposed on the basis of general criteria to improve energy efficiency, but applying them from a deep building knowledge.

Building knowledge. Conservation of the original elements The original cooling system was retained, in this case, mechanizing the system for pretreating and filter the air, and by distributing it inside ducts according to current hygienic laws. In the diagram below, you can see the general operation of ventilation and air conditioning. Moreover, we were asked from FPHSP about the possibility of thermally insulate the façade by introducing some insulation in the cavity between the sheets that compose it. The façade wall is a double leaf façade locked horizontally to the height of the vaults horizontally, and vertically around structure and windows. If heat insulation is introduced into the air chamber defined by this network, it induces a different thermal behaviour on both sides of the facade, so that it would break. Furthermore, it wouldn’t be continuous, because it would be interrupted by the solid piers that would act as thermal bridges.

Limitation of Energy Demand It has been suggested limiting energy demand, treating those aspects of the building’s skin that are subject to change or adaptation. 85


Para la adaptación del nuevo vidrio a las carpinterías existentes se ha incorporado a las carpinterías un nuevo junquillo de teca. Se ha utilizado un vidrio bajoemisivo con cámara de aire. Los espesores varían para cada ventana puesto que por requerimientos de seguridad en algunos casos se ha colocado vidrio laminar exterior o interior, o ambos. Aún así, las características del más desfavorable son U=2,4, FS=0,59 y TL= 80%.

- Thermal insulation of roofs: Thermal insulation of wood fibbers 10 cm thick, good for our climate. It should be borne in mind that the roof is the component that suffers more solar radiation in summer and our climate is particularly penalized cooling issues. - Conservation of the woodworks as much as was possible, improving their qualities against infiltrations.

- Reutilización del uso de las mallorquinas y lamas de ventanas iniciales en las fachadas sur, este y oeste para aumentar el factor solar de las ventanas en verano y así, abriéndolas, favorecer la captación solar en invierno a través del vidrio con un factor solar mayor.

- Installation of double glazing in existing and new joinery. We used a low emissivity glass with air chamber. The glass thicknesses vary for each window as per security requirements in some cases laminated glass has been placed outside or inside, or both.

Utilización de Energías Renovables

Still, the most unfavourable characteristics are U = 2.4, FS = 0.59 and TL = 80%.

Sin duda, y aprovechando la zona verde que envuelve a los pabellones, el reto mayor en cuanto a la eficiencia energética asumido en las intervenciones, sin olvidar la conservación de la totalidad de la superficie edificada original, es la instalación de una fuente de energía de las consideradas renovables. Así, se ha dotado a todo el recinto protegido, y por tanto, a este edificio, de un sistema de geotermia como sistema de producción para calefacción y refrigeración. La sala técnica para toda la maquinaria de producción se sitúa en dicha zona verde, en el exterior del edificio, solución óptima si es posible en edificios patrimoniales, evitando renunciar a espacios en el mismo y la problemática de sobrecargas y ruidos. Instalaciones. Ordenación y Sistemas Eficientes En proyecto se ordenaron las instalaciones de la siguiente forma:

- Reuse of original shutters on the facades south, east and west to increase the solar factor of the windows in summer and so, opening them through winter, increase solar gain through the glass with a solar factor greater. Using Renewable Energy No doubt, taking advantage of the green area that surrounds the pavilions, the greatest challenge in terms of energy efficiency assumed in the interventions is the installation of an energy source those considered renewable. Thus, it has been provided all around the protected enclosure, and therefore this building, from a geothermal system as a production system for heating and cooling. The technical room for all the production machinery is located in that green area outside the building, if

- Salas de instalaciones y servicios higiénicos Ocupan la parte norte del Cuerpo Este, asociada también a las comunicaciones verticales. Así mismo, se han utilizado también los anexos del Cuerpo Oeste para estas mismas funciones. En el anexo norte se han situado las comunicaciones verticales; y en el sur, los servicios higiénicos en ambas plantas y la sala técnica en el altillo. - Conductos horizontales de instalaciones Conservación de las galerías horizontales en Planta Sótano - Conductos verticales de instalaciones Aprovechamiento de los conductos verticales ya existentes para conducir el aire de impulsión y expulsión, así como para la canalización de conductos de agua y la evacuación de las aguas pluviales. Así mismo, se han dispuesto varios conductos nuevos verticales asociados a los ascensores. - Evacuación de aguas pluviales 86

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El sistema original de evacuación de aguas pluviales discurría por los conductos verticales de ventilación por bajantes formados por piezas cerámicas. Gracias a las prospecciones realizadas durante la redacción del proyecto ejecutivo, se constató que dichos bajantes se encontraban en mal estado de conservación y con sustituciones parciales. Y aún peor, discurrían por los conductos en los que se aloja la estructura vertical de hierro que sustenta el edificio, habiendo provocado la ruptura de los mismos la oxidación de dicha estructura. Así, considerado mal diseñado de origen, durante la fase de proyecto se decidió substituir este sistema siguiendo el principio de “aguas fuera”. El agua de lluvia pasa del canalón a un colector situado en la Planta Bajocubierta, desviándose desde aquí al exterior por las cuatro esquinas del cuerpo central.

La obra. Retos y proceso. Destacamos en este capítulo la compleja relación entre las instalaciones requeridas para el uso descrito y el edificio patrimonial, con su problemática en la obra. Así, uno de los retos a asumir en obra será la introducción de los nuevos conductos de ventilación en las cavidades destinadas para ello. Por otra parte, una vez analizado el proyecto de instalaciones por parte de la empresa que se encargará de la ejecución de las mismas, ésta define la necesidad de ampliar todos los espacios verticales y horizontales de distribución de conductos de las diferentes redes de instalaciones por cuestiones de montaje y mantenimiento. Estas dos premisas provocarán las siguientes complicaciones en el proceso de obra: . La limitación a las dimensiones del hueco entre UPNs disminuirá las prestaciones energéticas pretendidas en un principio. Así mismo, se diseñará un conducto especial para optimizar al máximo el hueco existente. . La introducción en dos muros de carga del cuerpo oeste de todos los conductos verticales implicará diferentes tipos de refuerzos estructurales, así como las conexiones horizontales entre la sala técnica exterior y el interior del edificio. . La galería existente para instalaciones en la Planta Sótano deberá ser ampliada, con lo que se deberá analizar su repercusión sobre los cimientos.

Certificaciones energéticas Ha sido voluntad de la FPHSP obtener el sello de certificación energética LEED. En general, en restauración, con dedicación y conocimiento del edificio, es posible dicha aplicación, a

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possible, this is the optimal solution in heritage buildings, avoiding giving up spaces inside them and also the problem of overloading and noise.

Facilities. Efficient Management and Systems In the Project, facilities were ranked as follows: - Boards of sanitary facilities They occupy the northern part of the east part, also associated with the vertical communications. West part annexes has also been used for these same functions. In the north annex are located vertical communications, and in the Routh one, the toilets in both plants and technical room in the attic. - Horizontal connections of facilities: conservation of the Basement horizontal galleries - Vertical connections of facilities: Reuse of existing vertical ducts to drive the supply and expulsion air, and so for the channelling of water lines and stormwater drainage. Likewise, there are provided several new vertical lines associated with the elevators. - Disposal of stormwater The original roof drainage pipes ran along the vertical ventilation holes, formed by ceramic tiles. Through surveys conducted during the drafting of the final design, it was found that these downpipes were in poor condition and with partial substitutions. Worse, they were next to the building iron vertical structure, and so, its oxidation had caused the breakup of the downpipes. Thus, during the design phase it was decided to replace this system, considered poorly designed from the beginning, by following the principle of “water out”. Rain water passes from the gutter to a manifold located on the attic, which leds outsider, to the four corners of the central part.

The works. Challenges and process. In this chapter we would like to highlight the complex relationship between the facilities required for the described application and the heritage building, with its problems during the works. Thus, one challenge to take on work was introducing new ducts in cavities designed for it. Moreover, when the company responsible for carrying the facilities works examined the project, they requested to expand all areas of vertical and horizontal distribution ducts of the different networks of facilities for reasons of assembly and maintenance. These two premises caused the following complications in the process of works: . The limitation to the size of the gap between structural UPNs could reduce the energy performance alleged at first. Also, would design a special line to optimize the gap.

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pesar de que algunos prerrequisitos puedan ser imposibles de cumplir. En este caso, durante el proceso de obra, una vez definida la imposibilidad de aislar las fachadas, se detecta que no se alcanza el valor mínimo de transmitancia térmica que define dicha certificación, U=1 W/ m2K. Teniendo en cuenta que se trata de un edificio patrimonial, es posible no cumplir este valor si la simulación térmica general del edificio es apta. Actualmente, se está realizando esta simulación.

. The introduction of all vertical ducts inside two load bearing walls of the western part involved different types of structural reinforcements, as well as the horizontal connections between the machine room outside and inside the building. . The existing facilities gallery in the basement should be expanded, so the impact on the foundation should be analyzed.

Energy certifications It was the FPHSP will getting the LEED energy certification seal. In general, restoration works with dedication and building knowledge, can get this certificate, although some prerequisites may be impossible to meet. In this case, during the works process, once defined the impossibility of isolating the facades, it was detected that the minimum value of thermal transmittance that defines this certification, U = 1 W/ m2K, was not reached. Given that this is a heritage building, you can not achieve this value if the overall building thermal simulation is suitable. Currently, this simulation is being performed.

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Eficiencia energética en edificios patrimoniales: análisis y monitorización de tres casos Energy Efficiency in heritage buildings: analysis and monitoring of three cases Author/s: José Luis González Moreno-Navarro, Inma Rodríguez Cantalapiedra, Montse Bosch, Mariona Genis, Joan Olona Institution or Company: Universidad Politécnica de Catalunya (UPC) Abstract The pressure for the progressive reduction of energy spending in buildings, has been increasing as regulations such as the CTE or the new European directive on energy efficiency and have expanded their demands by extending its scope to existing buildings. However buildings with heritage values are excluded from these objectives, and hence being relegated to obsolescence energy. It’s necessary to find a balance between controlling the energy consumption of these buildings and their heritage values which are increasingly recognized as an economic engine. The research team presents part of the broader research that aims to develop a methodology for action to improve the energy efficiency of historic buildings taking into account its heritage values. To achieve this goal we work on four aspects: energy assessment on the demand and performance, the monitoring of buildings, their energy consumption on indicators, and user comfort. The specific objectives were proposed to establish a methodology of diagnosis in the heritage buildings to assess the degree of compliance level in order to evaluate intervention solutions compatible with the performance and the degree’s protection. This methodology is understood as included within the overall diagnostic process on the whole building. The resulting values of this first identification wants to validate the correctness of the analytical results obtained regarding the results of the tests performed, in particular heat flux measurements, temperature and humidity. ISO 9868:1994 specifies a method for measuring heat flow, based on lines perpendicular heat flow without significant lateral flows. Properties can be measured are thermal conductivity and surface to surface at ambient temperature transmittance, if the temperatures of the two environments can also be measured and are stable. After obtaining the monitoring data, it can be compared with those obtained by calculation using the standard ISO 6946-1986. Characterisitcs of the buildings: The buildings choosen are a sample set of buildings of all the work and there are used only to provide support to the methodology used. The sample tries to show different construction types based on traditional manufacturing solutions (masonry, masonry and brick masonry) and assess its performance in relation to modern solutions. The component that unites all of the sampled buildings is heritage values. The types studied are buildings of three different periods. The first is the Nautical Faculty of Barcelona, neoclassical style of early twentieth century. The second one is an Industrial School of Art Nouveau style of the early twentieth century. The third is a building housing by the modern architecture of mid-twentieth century. The study is divided into four phases: Phase 0: Energetic diagnosis Phase 1. Characterization of the constructive solutions Determination of the historical, and geometric and construction values. ISO 6946-1 Values Phase 2. Monitoring of chosen buildings. Systematic development of diagnosis established by ISO 9869 in terms of hygrometric and thermal transmittances Surround verification and analysis by performing thermographic pictures Validation results against expected values. Phase 3: Analysis of results ARCHITECTURE AND CRISIS

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Comunicación

Communication

La reducción y mejora en la eficiencia de los consumos energéticos ha generado politicas que han comportado un cambio significativo en el paradigma edificatorio. Pero los edificios con valores patrimoniales quedan excluidos, con lo que pueden quedar relegados a la obsolescéncia energética si no se realizan estudios dirigidos al análisi real del comportamiento de estas tipologías edificatorias.

The reduction and improved efficiency of energy consumption has led to policies that have performed a significant change in the building paradigm. But the buildings with heritage values are excluded, which can be relegated to obsolescence if there aren’t enough studies about real conduct of these buildings.

El equipo redactor de la ponencia expone parte del proceso de una investigación más amplia que tiene como objetivo elaborar una metodología de actuación para mejorar la eficiencia energética de los edificios históricos teniendo en cuenta sus valores patrimoniales1 y partiendo de una metodología previa utilizada para evaluar energéticamente edificios universitarios2,3. Para llegar a este objetivo se analizan cuatro aspectos: el diagnóstico energético respecto a la demanda y al rendimiento de los sistemas; el comportamiento energético a partir de la monitorización de los edificios; su consumo energético respecto a indicadores; y el grado de confort de los usuarios. Como objetivos específicos se propone establecer una metodología de diagnosis en la envolvente del edificio en edificios con grado de protección patrimonial que permita evaluar el grado de cumplimiento de los parámetros normativos, compatibilizando las prestaciones y el grado de protección. Esta metodología se entiende como englobada dentro de un proceso de diagnosis global sobre el conjunto del edificio. Los valores resultantes de esta primera identificación permiten validar la corrección de los resultados analíticos respecto a los obtenidos en los resultados de los ensayos realizados, en particular mediciones de flujo térmico, temperatura y humedad. Esta ponencia muestra los criterios generales y los resultados del contraste en medidas de transmitancias en uno de los casos. Fase 0: Diagnosis energética Dado que la eficiencia energética en edificios públicos es una exigencia para el cumplimiento de la reciente Directiva Europea4 que obliga a rehabilitar cada año el 3% de los edificios públicos en clave energética, se ha considerado interesante estudiar dos de los edificios patrimoniales que se usan como edificios universitarios y que ya han sido objeto de evaluación energética dentro del Plan de Eficiencia en los Consumos de Recursos (PECR), que consistió en realizar una evaluación energética de diversos edificios de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), de muy distintas configuraciones, usos, y tipologías constructivas, para hacer una primera aproximación a las realidades energéticas en cuanto a la demanda energética, la eficiencia de los sistemas y las pautas de uso y gestión de los centros docentes. De los trabajos realizados en el marco del Plan (29 evaluaciones energéticas), se concluyó una metodo90

The research team presents part of the broader research that aims to develop a methodology for action to improve the energy efficiency of historic buildings taking into account its heritage values and from a previous methodology used to evaluate energy university buildings. To achieve this goal we work on four aspects: energy assessment on the demand and performance, the monitoring of buildings, their energy consumption on indicators, and user comfort. The specific objectives were proposed to establish a methodology of diagnosis in the building limits in heritage buildings to assess the degree of compliance level in order to evaluate intervention solutions compatible with the performance and the degree of protection. This methodology is understood as included within the overall diagnostic process on the whole building. The resulting values of this first identification to validate the correctness of the analytical results obtained regarding the results of the tests performed, in particular heat flux measurements, temperature and humidity. Phase 0: Diagnosis energy Since energy efficiency in public buildings is a requirement for compliance with recent European Directive, it seems necessary rehabilitation every year on 3% of public buildings in key energy, it seemed interesting to study two of the buildings used as university buildings and have already been assessed under the Plan for Energy Efficiency in Resource Consumption (PECR), which consisted of an energy evaluation of various buildings of the Polytechnic University of Catalonia (UPC), in many different configurations, uses and building typologies, to a first approximation to the energy realities in terms of energy demand, the efficiency of systems and patterns of use and management of schools. Of the work done under the Plan (29 energy assessments) concluded an analysis methodology published in book form “ Avaluació energética d’edificis. L’experiència de la UPC, una metodologia d’anàlisi “and in the article” Involvement of final architecture diploma projects in the analysis of the UPC buildings energy performance as a way of teaching practical sustainability”. And that is the one used for the diagnosis of energy in the three buildings subject of this study. The methodology includes: • Summary of general characteristics and survey data using specification data sheets gathering

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logía de análisis publicada en formato libro “Avaluació energética d’edificis. L’experiència de la UPC, una metodologia d’anàlisi”2 , y en el artículo “Involvement of final architecture diploma projects in the analysis of the UPC buildings energy performance as a way of teaching practical sustainability”3, y que es la que se ha utilizado para realizar la diagnosis energética en los tres edificios objeto de este estudio. La metodología recoge:

architectural information, building envelope type, internal layout, structure and building construction type • Study of energy resources: electricity, gas, water, and other fuels • Analysis of services facilities: lighting, air conditioning, energy and outfitting, and water pipes, providing plans and sets of data sheets compiling all the information

• Las características generales en un documento específico con la información arquitectónica y constructiva de la envolvente de los edificios, estructura y distribución interior y la caracterización de las soluciones constructivas;

• Energy consumption monitoring

• El estudio de los recursos energéticos utilizados: electricidad, gas, agua y otros combustibles

A total of 29 energy audits were carried out on different types of buildings: schools, sports facilities, libraries and administration buildings and services.

• El análisis grafiado sobre planos de los sistemas de iluminación, calefacción, aire acondicionado, equipos y maquinaria e instalación de agua, además de la recogida sistemática en hojas de cálculo de todos los elementos.

• Data analysis and assessment of the energy efficiency of the building • Proposals for actions to be taken.

While carrying out the energy audits, it was recognised four possible lines of action: • Intervention on the building envelope to reduce energy demand.

• En algunos casos la monitorización de temperaturas y consumos

• Review the services systems to improve their performance.

• El análisis de los datos obtenidos sobre la eficiencia energética de los edificios

• Educate users to behave in a sustainable manner.

• Y algunas propuestas de intervención que podrían realizarse. Durante la realización de las auditorías energéticas se comprobó que existían 4 líneas de actuación posibles: • Intervenir sobre la piel del edificio para reducir la demanda energética • Actuar sobre los sistemas de instalaciones para mejorar su rendimiento • Concienciar a los usuarios de la necesidad de unas pautas de comportamiento más sostenibilistas • Y comunicar a los gestores los resultados y formar a los implicados en el uso y manejo de los edificios de las posibles mejoras que implicaban una mayor eficiencia en el consumo de los recursos. Siguiendo la metodología desarrollada en la UPC se han establecido las pautas para la caracterización de las soluciones constructivas de los edificios a estudio, los criterios para su monitorización y el análisis de los resultados obtenidos.

• Communicate the results to the school management and training those involved in the use and management of the buildings, to implement possible improvements in resource consumption efficiency. Phase 1. Characterization of envelope solutions of the buildings (Summary) SCHOOL OF INDUSTRIAL ENGINEERING TECHNICAL TR1-Terrassa (1904) Lluís Domenech Muncunill The building has a ground floor and two storey. The building walls are mostly brick with natural stone coating without air space between. Most cladding has a thickness of 60 cm, consisting of an inner wall of 45 cm and a outer wall of about 15 cm with a cladding made of natural stone. The facade of the second floor is externally coated with a plaster in almost all of the side walls and across the rear facade. The windows are of woodwork and no shutter box,

Fase 1. Caracterización de las soluciones del envolvente de los edificios (resumen) ESCUELA UNIVERSITÀRIA DE INGENIERIA TÉCNICA INDUSTRIAL TR1-Terrassa (1904) Lluís Muncunill Domènech El edificio consta de planta baja más dos, además de algun altillo entre la planta baja y la planta primera y entre la primera y la segunda. Los cerramientos del edificio son mayoritariamente de fábrica de ladrillo con un aplacado de piedra naARCHITECTURE AND CRISIS

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tural y no hay cámara de aire intermedia. La mayoría de cerramientos tiene un espesor de 60 cm, compuestos por una parte interior de 45 cm formada de ladrillo cerámico y otra que da al exterior de unos 15 cm conformados con un aplacado de piedra natural. El cerramiento de la segunda planta está acabado exteriormente con un revestido de monocapa en casi la totalidad de las fachadas laterales y en toda la fachada posterior. Las ventanas son de carpintería de madera y no tienen caja de persiana, la carpintería en planta baja está protegida con una reja exterior de plancha metálica. El acristalamiento es de vidrio simple. La cubierta es accesible en según que zonas que son planas y transitable pero mayoritariamente es inclinada con tejas árabes o planas.

carpentry ground floor is protected with a sheet metal fence. The glazing is simple. The roof is accessible according to areas, mostly slanted roof tiles. Nautical Faculty BARCELONA (1932) Joaquim Vilaseca - Adolf Florensa The vertical structure of the building is composed of solid brick walls with hydraulic mortar. These walls are coated with two different materials, stone (artificial and natural) and stucco. The artificial stone blocks are reinforce which vertical and horizontal internal iron. The pilasters are of an reinforced stone, such an artificial Montjuïch imitation. The columns are Montjuïch natural stone. The composition of the facade made variable thicknesses studied. The thic-

FACULTAD DE NAÚTICA DE BARCELONA (1932) Joaquim Vilaseca - Adolf Florensa La estructura vertical del edifico se compone por paredes de ladrillo macizo con material hidráulico conglomerante. Estos paramentos estan revestidos en fachadas con dos tipologías diferentes, piedra (artificial y natural) y estuco. Las pilastras perimetrales son de piedra artificial armada imitación a piedra Montjuïch. Las columnas son de piedra natural de Montjuïch. Los bloques de piedra artificial disponen de armado interior vertical y horizontal. La composición de fachada hace variable los grosores objeto de estudio. En las fachadas con estuco el grosor es de 45cm, mientras que las zonas revestidas con piedra artificial tienen de 60 a 100 cm de espesor total. En la cubierta hay dos soluciones diferenciadas: la parte que cubre al hall es una gran claraboya que a su vez tiene una segunda claraboya con cerchas metálicas en cubierta. La cubierta general del edificio se resuelve con una cubierta ventilada con una camara de aire de unos 70 cm de altura, con pavimento de losas de piedra artificial. Las carpinterías en general del edificio aún conservan las soluciones originales de carpinteria de madera, vidrio sencillo y porticones interiores, así como protecciones solares con persianas de librillo orientables.

knes on the stucco facades is 45cm, while the areas coated with artificial stone having from 60 to 100 cm in total thickness. On the roof there are two diferent solutions: the part that covers the hall is a large skylight which in turn has a second metal skylight roof trusses. The roof of the building are generally resolved with a ventilated roof with an air chamber about 70 cm high, paved with artificial stone slabs. The woodwork of the building in general still have the original solutions of carpentry of wood, glass interior shutters simple and directional sunscreens.

CASA BLOC (1932-1936) Josep Lluis Sert - Josep Torres-Clavé - Joan Baptista Subirana

BLOCK HOUSE (1932-1936) Josep Lluis Sert - Josep Torres-Clave - Joan Baptista Subirana

La estructura portante del edificio se resuelve mediante pórticos de acero laminado que no sólo permite una libertad en planta baja, sino que también separa las dos funciones que cumplía el muro tradicional: soporte y cerramiento. De este modo, el muro puede tratarse, únicamente, a base de materiales aislantes baratos, disminuyendo el peso y optimizando la cimentación. Las fachadas se resuelven mediante una hoja de ladrillo, aislamiento de 2cm de corcho, camara de aire y tabique interior. Exteriormente se encuentra revestido de un revoco de 1cm de espesor. Las carpinterías eran de madera de vidrio sencillo, y en las ultimas rehabilitaciones se han ido substituyendo por aluminio con vidrio doble.

The laminated steel structure not only allows more freedom on the ground floor, but also separates the

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La cubierta se resuelve con una cubierta plana tipo catalana, acabada con cuatro gruesos de rasilla manual.

Fase 2 . MONITORIZACIÓN Para la verificación de las transmitancias previstas en cálculos teóricos se adopta el metodo descrito en la norma ISO 9868:1994. A continuación se describe brevemente el método utilizado y los conceptos asociados. En principio, el valor U se puede obtener midiendo el promedio de flujo de calor que atraviesa un cerramiento con un flujometro, siempre que las temperaturas de ambos lados del cerramiento mantengan condiciones de estado estacionario. No obstante, como estas condiciones no se pueden encontrar nunca en la práctica real, esta medición sería imposible, aunque existen algunas maneras de superar estas dificultades: asumiendo que las medianas de los valores de flujo y temperaturas en un periodo de tiempo suficientemente largo, dan una buena estimación de las condiciones de estado estacionario. Este método es válido si: 1) Las propiedades térmicas de los materiales y los coeficientes de transmisión de calor son constantes en el rango de fluctuaciones de temperatura durante el test. 2) El incremento de cantidad de calor acumulado en el elemento es negligible comparado con la cantidad de calor que atraviesa el elemento. Este método es ampliamente utilizado pero precisa de grandes períodos de medidas. 3) Utilizar la teoría dinámica en las cantidades de fluctuaciones de flujo de calor y temperaturas en el análisis de los datos recogidos. Los límites de la monitorización se centran en que los flujos laterales han de ser poco significativos, es decir, no deben existir puentes térmicos colindantes, que se pueden detectar con fotografías térmicas. Para evitar este punto, se pueden utilizar medianas de medidas de diferentes fluxómetros. Los datos obtenidos con el método explicado, pueden compararse con los datos obtenidos para el cálculo mediante la norma ISO 6946-1:1996. Los aparatos utilizados son fluxómetros (HFM) HFP01 and LI19 de la casa Hukseflux que son transductores que dan una señal electrica como función directa del flujo de calor que los atraviesa. Para procesar los datos obtenidos es necesario programar el instrumental. Los datos que se procesan son: intervalos temporales de medida, valores de flujo térmico .Con los datos obtenidos en la monitorización, éstos deben procesarse ya que el aparato indica valores mínimo, máximo y promedio de cada uno de los intérvalos programados. Los sensores de temperatura 176-H1 de la casa Testo son transductores que dan una señal eléctrica en ARCHITECTURE AND CRISIS

two roles played by the traditional wall: support and enclosure. Thus, the wall can be treated only, based on cheap insulating materials, reducing the weight and optimizing the foundation. The facades are resolved through a piece of brick, 2cm cork insulation and inner wall. The exterior is covered with a plaster 1cm thick. The carpenters were simple glass timber, and in recent renovations have been replaced with aluminum double glazed. The roof is resolved with a Catalan roof type, finished with four thin bricks thick manual.

Phase 2. MONITORING For the verification of theoretical calculations under transmittances we take the method described in ISO 9868:1994. A brief description of the method used and the associated concepts. In principle, the U-value can be obtained by measuring the heat flow ratethrough an element with a heat flowmeter or a calorimeter, together withthe temperatures on both sides of the element under steady state conditions. However, since steady state conditions are never encountered on a sitein practice, such a simple measurement is not possible. But there areseveral ways of overcoming this difficulty: a) assuming that the mean values of the heat flow rate and temperaturesover a sufficiently long period of time give a good estimate of thesteady state. This method is valid if: 1) the thermal properties of the materials and the heat transfer coefficients are constant over the range of temperature fluctuations occurring during the test,the change of amount of heat stored in the element is negligiblewhen compared to the amount of heat going through the element. This method is widely used but may lead to long periods of measurement and may give erroneous results in certain cases;using a dynamic theory to take into account the fluctuations of theheat flow rate and temperatures in the analysis of the recorded data. The limits of focus monitoring in that lateral flows to be not significant, ie there should be no thermal bridges adjoining, which can be detected by thermal photographs. To avoid this, one can use different measures medium flowmeters. Data obtained with the method explained, can be compared with data obtained for the calculation by ISO 6946-1:1996. The devices used are flow meters (HFM) Hukseflux LI19 and HFP01 that are transducers that provide a direct electrical signal as a function of heat flow that passes through them. To process the data is necessary to program the instrument. The data to be processed are: measuring time intervals, heat flow values. With the data obtained in the monitoring, they should be processed as the device shows minimum,

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función de la temperatura. Son necesarios un mínimo de dos sensores uno a cada lado del elemento ensayado. La ubicación de los HFM y los sensores de temperatura se puede estudiar de acuerdo con la realización de tomografías para evitar los efectos de los puentes térmicos. Suele ser apropiada la disposición de diferentes HFM para obtener valores medios. La duración mínima del test es de 72 horas si la temperatura es estable alrededor de los HFM. Si no es así, entonces el período de medida se alarga a un mínimo de 7 días. Es útil registrar los datos en intervalos que permitan definir medianas de muchos valores, estableciendose que intervalos de 30m o 1h són correctos. Para la realización de este estudio se han realizado medidas cada 10m con el fin de obtener un mayor número de resultados y así poder evaluar con más corrección los resultados de cada solución constructiva analizada.

maximum and average of each of the scheduled intervals. Temperature sensors Testo 176-H1 are transducers which give an electrical signal as a function of temperature. Are required a minimum of two sensors one at each side of the element tested. The location of the HFM and temperature sensors can be studied according to the performance of CT to avoid the effects of thermal bridges. The arrangement is usually appropriate for different values HFM. The minimum test duration is 72 h (3 d) if the temperatureis stable around the HFM. Otherwise, thisduration may be more than 7 d.The minimum duration of the test is 72 hours if the temperature is stable around the HFM. If not, then the measurement period is lengthened to a minimum of 7 days. It is useful to record data at intervals of many medium to define values. It is determined that intervals of 30m or 1h incorrect. For this study have been computa-

Análisis de los datos El método utilizado para el análisis de los datos es el método de la mediana. Este método asume que la transmitancia puede ser obtenida dividiendo la mediana del flujo de calor por la mediana de la diferencia de temperaturas, siempre que se hayan obtenido los datos en un periodo de tiempo suficiente. Si los datos se analizan en cada medida, existe una convergencia hacia valores asintóticos. Estos valores asintóticos son más cercanos a los valores reales si se dan las siguientes condiciones: a) La cantidad de calor contenida en el elemento es la misma de principio al final de la monitorización b) El HFM no se encuentra expuesto a la radiación solar c) La conductividad del elemento es constante durante el test

red every 10m measures in order to obtain a larger number of results and more correctly evaluate the results of each construction solution analyzed. Analyze of DATA

Para elementos ligeros, es recomendable que el análisis se lleve a cabo sólo con los datos obtenidos durante la noche, en el período comprendido entre una hora después de la puesta del sol hasta el alba, para evitar los efectos de la radiación solar. El test puede darse por válido cuando los resultados obtenidos en tres noches seguidas no difieren de un +-5%. Para elementos pesados, el análisis debe realizarse en períodos enteros múltiples de 24 horas. Debe realizarse como mínimo durante 72 horas seguidas.

The method used for data analysis is the method of the median. This method assumes that the conductance or transmittance can be obtained by dividing the mean densityof heat flow rate by the mean temperaturedifference, the average being taken over a longenough period of time.When the estimate is computed after each measurement,a convergence to an asymptotical value is observed.

Los valores que se obtienen se comparan con los obtenidos en calculo según especifica la norma ISO 6946-1. Si existen diferencias significativas (>20%) puede ser a la combinación de los siguientes factores:

a) the heat content of the element is the same at theend and the beginning of the measurement (sametemperatures and same moisture distribution);

• Los valores asumidos de las propiedades de los materiales no són los correctos o no son los actuales (principalment en materiales aislantes) • Los gruesos de la capas no se han caracterizado correctamente 94

This asymptotical value is close to the realvalue if the following conditions are met:

b) the HFM is not exposed to direct solar radiation. c) the thermal conductance of the element is constant during the test. For light elements, it is recommendedthat the analysis is carried out only ondata acquired at night (from 1 h after sunset untilsunrise), to avoid the effects of solar radiation. Thetest may be stopped when the re-

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• Las medidas de U se han obtenido en condiciones trmicas pobres (poco salto termico) • Los valores de U no se han medido en elementos homogéneos • El flujo de calor no ha sido perpendicular al elemento medido • Han existido convecciones importantes no valoradas en las medidas comparadas.

Monitorización La monitorización de la Casa Bloc se ha realizado durante el año 2011, en los períodos de verano e invierno, así como otras en primavera y otoño. No obstante, debido a la poca severidad climatologica de Barcelona, las diferencias de temperatura han sido muy reducidas, cosa que provoca resultados poco representativos en este ultimo caso. Los valores que se utilizan en el caso de la Casa Bloc solo corresponden a los valores nocturnos, segun la hora de puesta del sol y alba. En total se han computado unos 3000 valores por edificio y epoca del año y el 50% de los valores obtenidos corresponden a valores nocturnos, con el fin de evitar las posibles interferencias de la radiación solar directa o indirecta y establecer unas condiciones el máximo de estables posibles alrededor de las soluciones constructivas evaluadas.

Fase 3 . Análisi de los datos vez obtenidos los resultados es necesario analizar los valores y la correlación de resultados para evaluar no tanto el valor absoluto de la mediana de U sino intentar entender el comportamiento de las diferentes soluciones constructivas. Se ha realizado la respresentación gráfica de los datos, para manifestar la relación que denotan entre si los datos analizados, así como para evaluar el comportamiento de los valores en función del tiempo con el fin de interpretar el fenómeno de transmisión de calor y el comportamiento de las diferentes soluciones constructivas entre si. Como ya hemos citado anteriormente, para validar los gráficos obtenidos según las especificaciones de la norma ISO, si los valores de U que se computan después de cada medida, la gráfica muestra una convergéncia a un valor asintótico lo que muestra un valor U aceptable. Los valores obtenidos permiten generalizar tres conclusiones de carácter general: • Existe un grupo de fachadas con una U=1.145 W/ m2K • El cerramiento de medianera entre pisos tiene un valor de U=3.52 W/m2K • Los forjados en voladizo tienen una U=1.26 W/ m2K

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sults after threesubsequent nights do not differ by more than + 5 %.Otherwise, it shall be continued.For heavier elements, the analysis shallbe carried out over a period which is an integer multipleof 24 h. The calculated value, based on the structure of theelement and obtained using IS0 6946-1, may becompared with the measurements. Significant differences (> 20 %) between the calculatedvalue and the R- or U-value measurement maybe caused by a combination of any of the followingfactors: • the values assumed for the thermal conductivities are not the true values, particularly theinsulating materials • the exact thicknesses of the layers, especiallythose made of insulating materials, were notproperly measured • the R- or U-value measurements were not properlycarried out or were done under poor thermal conditions • the examination of the element and the R- orUvalue measurements were not applied to thesame location in a nonhomogeneous element • the heat flow lines during the measurement werenot straight and perpendicular to the element • there were convective air flows in the element,which influenced the R- or U-value measurementsbut were not taken into account in the computationof the theoretical value.

Monitoring Monitoring the Bloc House was made in 2011, in the summer and winter periods, and other spring and autumn. However, due to poor weather severity of Barcelona, the temperature differences were very small, which results in unrepresentative results in the latter case. The values used in the case of the Bloc House values correspond to single night, according to the time of sunset and sunrise. It have been computed 3000 values for building in each season, and 50% of the values obtained correspond to night, in order to avoid possible interference of the direct or indirect sunlight conditions and establish the maximum stable possible about the building solutions evaluated.

Phase 3. Analisy After obtaining the results is necessary to analyze the values and the correlation of results to assess not so much the absolute value of median U but try to understand the behavior of different constructive solutions. It was performed with representation data graphically, to show the relationship denoting each analyzed data, and to evaluate the behavior of values versus time in order to interpret the phenomenon of heat transfer and the behavior of different constructive solutions with each other. 95


As mentioned above, to validate the graphs obtained as specified by ISO, if U-values are computed after each measurement, the graph shows a convergence to an asymptotic value which shows a U-value acceptable. The collected conclusions:

data

generalize

three

general

• A group of facades with U = 1145 W/m2K • The closure of dividing the tier has a value of U = 3.52 W/m2K • The floors are cantilevered U = 1.26 W/m2K In all cases, there is a significant variation between the behavior between summer and winter, with the summer where U values are higher.

Invierno

En todos los casos, se observa una variación importante entre el comportamiento entre verano e invierno, siendo el verano donde los valores de U son superiores.

Notas Notes 1. Bosch M, Olona J. Interpretación de la envolvente de las viviendas del racionalismo en Barcelona a partir de la normativa actual 2. Avaluació energética d’edificis. L’experiència de la UPC, una metodologia d’anàlisi, Bosch, López, Rodríguez, Ruiz, 2006 3. Involvement of final architecture diploma projects in the analysis of the UPC buildings energy performance as a way of teaching practical sustainability. Cantalapiedra, I.; Bosch, M.; López, F. Journal of Cleaner Production. 2006, vol. 14, núm. 9-11, p. 958-962 4. Directiva 2010/31/UE del Parlamento Europeo y del Consejo, disponible en: http://eurlex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:32010L0031:es:NOT 96

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Instalación Experimental de Ensayos de Equipos Energéticos para Edificios Experimental test-bench for energy conversion technologies in buildings.

Author/s: Iker González Pino, Álvaro Campos Celador, Estíbaliz Pérez Iribarren, Edorta Carrascal Lecumberri, José María Sala Lizarraga. Institution or Company: Grupo de Investigación ENEDI (Energética en la Edificación) UPV/EHU

Abstract Buildings in the European Union represent about 40 per cent of the energy consumption and 36 per cent of the CO2 emissions. Present investigations lead towards energy efficiency improvement, renewable energies promotion, and on-site generation, as building envelope and traditional energy savings measures are well known. In this context, an experimental micro-CHP test-bench has been set up at the Laboratory for the Quality Control in Buildings (LCCE), so that forthcoming energy conversion technologies for buildings can be tested, in order to obtain valuable information to be used by the companies in this field. In short, this test-bench will allow acquiring performance data of various systems working under different operating strategies, which will enable assessing the most efficient technologies, their better integration, as well as the working modes that reduce the energy consumption. Thereby, this communication’s goal is to introduce the LCCE experimental test-bench for energy conversion technologies in buildings, define each component’s technical characteristics, and specify the possibilities offered by the developed complex design.

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Introducción

Introduction

El sector de la edificación en la U.E. representa aproximadamente el 40% del consumo de energía y un 36% de las emisiones de CO2. Las medidas tradicionales de ahorro de energía referidas a la envolvente de los edificios y a las ventanas son bien conocidas, mientras que la investigación actual se dirige principalmente hacia la mejora en la eficiencia energética y la promoción de las energías renovables, así como en la integración de los servicios y la generación in situ.

Buildings in the European Union represent about 40 per cent of the energy consumption and 36 per cent of the CO2 emissions. Present investigations lead towards energy efficiency improvement, renewable energies promotion, and on-site generation, as building envelope and traditional energy savings measures are well known.

La micro-cogeneración, esto es, la generación local de electricidad y energía térmica simultáneamente para satisfacer las demandas de iluminación, consumos eléctricos, además de la producción de la calefacción y agua caliente en edificios residenciales, es una alternativa a las calderas convencionales de gas, biomasa, etc., y, en cierta medida, también a las bombas de calor y sistemas solares térmicos y fotovoltaicos. Las ventajas se presentan en términos de una mayor eficiencia energética y reducida carga ambiental, siempre que el sistema opere de una manera eficiente. En el año 2005 se firmó un convenio de colaboración entre la entonces denominada Consejería de Vivienda y Asuntos Sociales del Gobierno Vasco y la Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea con el objetivo de desarrollar el Área Térmica del Laboratorio de Control de Calidad en la Edificación (LCCE). En el ámbito de este convenio, se ha montado una instalación experimental de microcogeneración, que va a servir para ensayar las tecnologías energéticas que se van a ir incorporando a los edificios en estos próximos años, con el fin de obtener una información que pueda ser utilizada por los diferentes agentes del sector. En definitiva, esta instalación de ensayos va a permitir recoger datos de funcionamiento de diferentes tipos de equipos, a los que se va a someter a diferentes estrategias de operación, lo que permitirá evaluar las tecnologías más eficientes, la mejor integración entre los diferentes tipos de equipos, así como los modos de operación que impliquen un menor consumo de energía.

Objetivos La instalación experimental del LCCE se ha diseñado para poder realizar ensayos que permitan cumplir tres objetivos diferenciados: - Ensayos para poder evaluar diferentes estrategias de funcionamiento de la instalación. - Ensayos para la calibración de algoritmos que permitan modelar el comportamiento de los equipos individuales. - Ensayos para la certificación del comportamiento energético de los equipos individuales, esto es, de sus potencias y rendimientos.

Micro combined heat and power, that is, simultaneous on-site generation of electricity and thermal energy for satisfying lighting, electric, domestic hot water (DHW) and heating demands in buildings, is an alternative to conventional gas or biomass boilers, and, to some extent, to heat pumps and solar thermal and photovoltaic systems. Its benefits are higher energy efficiency and a lower environmental impact, as long as the system works in an efficient way. In 2005, a collaboration agreement for developing the Thermal Area of the Laboratory for the Quality Control in Buildings (LCCE) was signed between the Consejería de Vivienda y Asuntos Sociales and the University of the Basque Country. Within the scope of this agreement, an experimental micro-CHP testbench has been set up, in order to test forthcoming energy conversion technologies for buildings, so that valuable information to be used by the companies in this field can be obtained. In short, this test-bench will allow acquiring performance data of various systems working under different operating strategies, which will enable assessing the most efficient technologies, their integration, as well as the working modes that reduce the energy consumption.

Main goals The LCCE experimental test-bench has been designed in order to achieve the following goals: - Evaluation tests of different operation modes. - Calibration tests for developed energy systems models. - Certification tests of the energy performance of different systems. Systems to be tested will be in the small-scale range of powers, up to 10 kWe and 25 kWth.

Test-bench main components The energy conversion technologies included in the experimental plant are basically grouped into the following modules: - High temperature production module. - Low temperature production module. - Distribution module. - Thermal storage module. - Consumption module. - Solar thermal energy module. - Electrical storage module.

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Los equipos energéticos con los que se va a trabajar son de pequeña potencia, es decir, de hasta 10 kWe y 25 kWt.

Componentes principales de la instalación La instalación experimental de equipos energéticos del LCCE consiste básicamente en los equipos agrupados en los siguientes módulos: - Módulo de Generación a Alta Temperatura. - Módulo de Generación a Baja Temperatura. - Módulo de Distribución. - Módulo de Almacenamiento Térmico.

High Temperature Production Module The high temperature production module comprises a conventional boiler, and two reciprocating engine based micro-CHP systems, an internal combustion engine (ICE) and a Stirling engine (SE). Conventional boiler The conventional boiler consists of a BaxiRoca BIOS 24/28F condensing boiler, which can work at both high and low temperatures. Its nominal thermal power outputs are 24 kW when working at high temperature, and 26 kW when operating at low temperature, with thermal efficiencies in the order of 97 and 107% respectively.

Fig. 1. Diagrama funcional de la instalación experimental del LCCE. Functional diagram of the experimental test-bench in the LCCE.

- Módulo de Consumo. - Módulo de Energía Solar Térmica. - Módulo de Almacenamiento Eléctrico. Módulo de Generación a Alta Temperatura El Módulo de Generación a Alta Temperatura está compuesto actualmente por tres equipos: una caldera mural convencional, un equipo de micro-cogeneración en base a Motor de Combustión Interna (MCI), y una caldera de micro-cogeneración en base a Motor Stirling (SE). Caldera Mural La caldera de la que se dispone es una caldera mural de la marca comercial BaxiRoca, modelo BIOS 24/28F. Se trata de una caldera de condensación, que puede trabajar tanto a alta como a baja temperatura. La potencia de la caldera es de 24 kW térmicos trabajando a alta temperatura, y 26 kW para ARCHITECTURE AND CRISIS

Internal combustion engine based micro-cogeneration unit The ICE based micro-CHP unit is a Dach module by Baxi Senertec. This is a mini-combined heat and power supplier for electricity, heating and DHW, capable of producing 5,5 kWe gross electrical output and 12,5 kWth heat output. Specifically, the system consists of the Dach CHP unit itself and a condenser for recovering the latent heat of the exhaust gases when the returning temperature is low enough. It also has a water cooled asynchronous generator, a heat exchanger for the exhaust gas pipe, and a complete electronic regulation system which ensures a proper performance of the unit. The overall efficiency of the system reaches 90%, being able to achieve up to 98% through condensa-

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Fig. 2. Caldera mural de la instalación del LCCE. Conventional boiler of the experimental test-bench in the LCCE.

el caso de baja temperatura. Los rendimientos nominales para ambos casos serán del 97 y el 107% respectivamente.

tion of the exhaust gases, increasing this way the thermal output in 2,5 kW.

Motor de micro-cogeneración en base a MCI

The SE based cogeneration unit available in the LCCE laboratory is a Remeha eVita, which consists of a free piston single-cylinder Stirling engine (1 kWe and 5 kWth), and a 20 kW peak boiler. It uses helium under pressure as working fluid, and presents a nominal operating temperature of 85 ºC.

La unidad de microcogeneración adquirida para el laboratorio del LCCE es el modelo Dachs SE de Senertec. Se trata de una solución para el suministro conjunto de electricidad y calor para calefacción y agua caliente sanitaria, capaz de producir 5,5 kW eléctricos y 12,5 kW térmicos, cuyo principio de funcionamiento se basa en un motor de combustión interna de gas natural. El sistema consta de la caldera de cogeneración Dachs y un condensador para recuperar el calor latente en los gases de evacuación. Dachs se compone también de un alternador asíncrono refrigerado por agua, un circulador, un intercambiador de calor para el conducto de humos, y un completo equipo de regulación electrónica que aseguran el perfecto funcionamiento del equipo. La eficiencia total del sistema es del 90%, pudiendo alcanzar el 98% mediante el condensador que permite la recuperación del calor adicional de los gases de la combustión, aumentando así la potencia en 2,5 kW. Caldera de micro-cogeneración en base a Motor Stirling El sistema de microcogeneración SE del que se dispone es una unidad eVita de Remeha, compuesta por un motor Stirling monocilíndrico de pistón libre (1 kWe y 5 kWt), un generador lineal y una caldera auxiliar de 20 kW para los picos de demanda. El fluido de trabajo del motor es helio, y la temperatura nominal de operación 85 ºC. Cuando existe una demanda térmica, el motor Stirling siempre es el primero en ponerse en funcionamiento, suministrando potencia térmica y eléctrica. Si la cantidad de potencia térmica requerida supe100

Stirling engine based micro-cogeneration boiler

When there is any thermal demand, the Stirling engine burner will be the first to come into service to produce heat and electricity. If the quantity of heat required is higher than can be provided by the engine’s main burner, the auxiliary burner will start to operate. The engine will only produce electricity when there is a heating demand. Low Temperature Production Module This module is mainly composed of a heat pump, even though, as mentioned before, the conventional boiler can operate at low temperature as well. The hydraulic design also provides the possibility of working with the conventional and the micro-CHP boilers through two heat exchangers arranged in parallel. The heat pump, a Txaey-117-P1 by Sedical, is an airto-water one. It is a multipurpose ecological system, with air condensation and fan coils. The thermal power output working under normal operating conditions (outlet temperature equal to 45 ºC) is 17,9 kW, and presents a COP of 2,95. Thermal Storage Module The test-bench’s thermal storage module consists of two 1000 litres Lapesa G-1000-l inertial storage tanks. They are made of carbon steel, with a 950 millimetres diameter and a 2,25 metres height. Consumption Module The consumption module emulates the different thermal demand profiles. It comprises the systems

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Fig. 3. Bomba de calor de la instalación del LCCE. Heat pump of the experimental test-bench in the LCCE.

ra el valor máximo alcanzable por el SE, entonces entrará a escena la caldera auxiliar. Al igual que en el caso del motor Dachs, la producción de electricidad estará restringida por la existencia de demanda térmica. Módulo de Generación a Baja Temperatura El Módulo de Generación a Baja Temperatura se compone principalmente de una bomba de calor, si bien, como se ha mencionado anteriormente, la caldera mural también puede trabajar a baja temperatura. Asimismo, en el diseño se ha contemplado la posibilidad de trabajar con la caldera y la cogeneración a baja temperatura a través de unos intercambiadores que se han dispuesto a tal efecto. El modelo de bomba de calor es un Txaey-117-P1 de Sedical, de aire-agua. Se trata de un sistema ecológico polivalente con condensación por aire y ventiladores helicoidales. La potencia térmica del equipo es de 17,9 kW y el COP 2,95, en condiciones de temperatura de envío de 45 ºC, condiciones éstas de funcionamiento normal suministrando agua caliente (Fig. 3). Módulo de Almacenamiento Térmico El Módulo de Almacenamiento Térmico está compuesto por dos depósitos de acumulación inercial Lapesa G-1000-l de 1000 litros de capacidad, construidos en acero al carbono, de 950 milímetros de diámetro y 2,25 metros de altura, en los que se acumula agua caliente no potable. Módulo de Consumo El Módulo de Consumo representa los distintos consumos térmicos existentes; así, lo conforman los equipos asociados a la producción de ACS y calefacción. A tal efecto se dispone de un depósito de acumulación Lapesa CV-1000-RB, de 1000 litros de volumen (y otro interacumulador asociado al Módulo de Energía Solar Térmica), construido en acero vitrificado, y cuyas dimensiones son las mismas que las de los depósitos inerciales, y de una unidad de disipación de calor respectivamente, que serán los medios a través de los cuales se simularán ambas demandas. ARCHITECTURE AND CRISIS

associated to the DHW and the heating production. For this purpose, a 1000 litres Lapesa CV-1000-RB storage tank (and another interacumulator tank associated with the Solar Thermal Energy Module), made of vitrified steel, with the same dimensions as the inertial tanks, and a heat sink were acquired, respectively, so that both demands can be simulated. The heating module is composed of a Sedical-Rhoss Yardi HP 5R250 and 2 pipe system fan-coil unit, with a nominal maximum thermal output of 24,9 kW when a 50 ºC inlet temperature, and 42,8 kW when flow water temperature goes up to 70 ºC. This system can operate at three different rates of velocity. Solar Thermal Energy Module The solar thermal energy module consists of two sets of two serial connected panels each, a heat sink and an interacumulator tank. Both sets of panels are connected in parallel with each other, also providing the possibility of connecting them in series in order to get a single set of four serial connected panels. The heat rejection system, a Roca UL-210 one of up to 17 kW, is used to remove the excess heat produced by the panels during a test, so that the requirements of testing standards can be fulfilled. In the same way, to be able to achieve the strict certainty in the solar panels’ return temperature measurements required by the standards, a storage tank is used, in order to provide inertia to the circuit and help the return temperature stay constant. It is an enamel accumulation tank, model Roca 500-E, with a 500 litres capacity, and equipped with a 2,8 kW electrical resistance. Electrical Storage Module The electrical storage module is composed of 18 Zigor 12LDA134 batteries, made of watertight lead, of 12 V and a 134 Ah rated capacity. This module allows the heat pump work with the electricity generated by the micro-CHP units, by storing the produced electricity instead of pouring it to the electrical mains of the LCCE. Besides the main systems described so far, the LCCE also has a Testo 350-XL portable gas analyzer for on-site combustion parameters measurements, 101


El módulo de calefacción está compuesto por una unidad fancoil Sedical-Rhoss, modelo Yardi HP con batería 5R 250 y sistema de 2 tubos, la cual posee una potencia térmica nominal máxima desde 24,9 kW con agua entrante a 50 ºC hasta 42,8 kW cuando la temperatura del agua de circulación es de 70 ºC. Dicho sistema puede trabajar a tres niveles de velocidad.

three plate heat exchangers, 2 of which are Sedical UFP-34/10-H-PN10 with an approximate power of 20 kW (used for working at low temperature with high temperature production units), and another UFPB-40/40 H-B-PN25 one, of 70 kW, set at the general DHW circuit.

Fig. 4. Circuito hidráulico de distribución de la instalación del LCCE. Distribution hydraulic circuit of the experimental test-bench in the LCCE.

Módulo de Energía Solar Térmica

Control system and data acquisition

El Módulo de Energía Solar Térmica lo conforman dos bloques de dos paneles solares conectados en serie cada uno, un unitermo y un interacumulador. Ambos bloques se conectan en paralelo, cabiendo la posibilidad de conectarlos en serie para así formar un único bloque de cuatro paneles conectados en serie.

The test-bench comprises more than 120 signals, in order to control and monitor the desired variables, so that accurate information can be obtained, and the good functioning of the plant is guaranteed. This way, 46 high precision Pt 100 1/10 temperature sensors have been installed (40 in pipes and 6 in storage tanks), as well as 11 Siemens SITRANS F M (MAG 3100 and 5100 W sensors and MAG 6000 transmitters) electromagnetic flow-meters with an uncertainty below 0,1%, 2 pressure switches (one set in the main circuit and the other one in the solar circuit), and ambient temperature, humidity and pressure sensors inside and outside the laboratory room; gas meters for measuring gas consumption in the boiler and CHP units, and electricity meters to account the electrical energy produced by cogenerations and the consumption of the heat pump.

El unitermo, modelo Roca UL-210 de hasta 17 kW, se utiliza para disipar el excedente de calor que pueda generarse en los paneles a lo largo de un ensayo, y de este modo ajustarse a las exigencias de la normativa de certificación. Del mismo modo, para poder conseguir las estrictas medidas requeridas en la temperatura de retorno de los paneles, se utiliza el interacumulador, para así dotar al circuito de una cierta inercia y que la temperatura de entrada a los colectores se mantenga prácticamente constante. Se trata de un depósito acumulador esmaltado, Roca 500-E, de 500 litros de capacidad y dotado de una resistencia eléctrica de 2,8 kW. Módulo de Almacenamiento Eléctrico El Módulo de Almacenamiento Eléctrico se compone de 18 baterías 12LDA134 de Zigor, de plomo estanco, de 12 V y 134 Ah de capacidad nominal. Este módulo 102

The test-bench control is driven by a Siemens IM 151-8 PN/DP CPU programmable logic controller (PLC) and an expansion module, as well as the corresponding signals cards, connected via Ethernet to a personal computer with the interface the plant is operated through and where data is acquired.

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permite la posibilidad de alimentar la bomba de calor con la electricidad generada por las cogeneraciones, almacenando la electricidad producida en lugar de verterla a la red eléctrica del LCCE. Además de los equipos principales descritos hasta el momento, también se dispone de un Analizador de Gases portátil Testo 350-XL para mediciones in situ de todos los parámetros necesarios en un proceso de combustión, así como tres intercambiadores de placas, dos Sedical UFP-34/10-H-PN10 con una potencia aproximada de 20 kW para las condiciones habituales de funcionamiento (los cuales se utilizan para trabajar a baja temperatura con los equipos de alta temperatura), y uno UFPB-40/40 H-B-PN25 de 70 kW en el circuito general de ACS.

Sistema de control y adquisición de datos La instalación consta de más de 120 señales para controlar y monitorizar las variables deseadas, y para, de este modo, poder obtener información precisa, así como para garantizar un correcto funcionamiento de la instalación. De este modo, se han instalado 46 sondas de temperatura de alta precisión Pt 100 clase 1/10, 40 en tubería y 6 en depósitos, 11 caudalímetros electromagnéticos Siemens SITRANS F M (sensores MAG 3100 y 5100 W y transmisores MAG 6000), con incertidumbre inferior al 0,1%, 2 presostatos (uno en el circuito general y otro en el solar), así como sensores de temperatura ambiente, humedad y presión en el interior y de temperatura y humedad en el exterior; contadores de gas tanto para la caldera como para los equipos de micro-cogeneración, y contadores de electricidad para contabilizar la generación de la cogeneración y el consumo de la bomba de calor. Todo el control de la instalación se gestiona mediante un autómata programable Siemens IM 151-8 PN/ DP CPU para ET200S y un módulo de expansión, además de las correspondientes tarjetas de entrada y salida para las señales, conectado vía Ethernet a un PC en el que se dispone de la interfaz a través de la cual se opera y donde se recogen los datos.

Ensayos Uno de los objetivos fundamentales de la instalación experimental es evaluar el funcionamiento individual y colectivo de los diferentes equipos de generación, sometidos a distintas estrategias de operación, con el objeto de evaluar las tecnologías más eficientes, la mejor integración entre los diferentes tipos de equipos, así como los modos de operación que impliquen un menor consumo de energía. En lo que a ensayos de equipos aislados se refiere, los ensayos consisten en someter a un equipo de generación concreto a unas condiciones de trabajo predefinidas y registrar los valores de los parámetros de interés, con el fin de caracterizarlo. En este tipo de ensayos priman las condiciones de trabajo ARCHITECTURE AND CRISIS

Tests One of the main goals of the test-bench is to evaluate the individual and collective performance of different energy production systems submitted to different working strategies, in order to evaluate the most efficient technologies, their integration, as well as the working modes that reduce the energy consumption. Individual tests consist of making an energy production system work under some predefined conditions, and register the values of its main parameters, so that the system can be characterized. In this kind of tests, priority is to maintain the working conditions of the specific units, while rejecting the so produced heat. In combined operating modes and strategies tests, operating strategies of the whole test-bench are defined, establishing priorities and working conditions for each module, both internally and in association with other systems. One key aspect of the operation of the plant is to simulate thermal demands through the programmed operating philosophy. In each case, a discrete demand curve is programmed, for both heating demand, simulated by the thermal energy rejected by the fan-coil, and DHW, simulated by an instantaneous flow of the water flowing through de DHW tank. For simulating virtual heating demands, hot water is provided to the heat rejection unit and, by activating the fan and the modulation, the heat quantity set previously in the demand curve introduced is rejected. When tests are carried out for studying individual systems, the fan-coil unit rejects heat so that the return temperature stays constant. When combined performance strategies tests, a discrete virtual power demand curve is introduced, and it is continuously compared to the energy data obtained with the temperature sensors and flow-meters associated to the system. Domestic hot water demand is defined by a cold water open-circuit and DHW entering and leaving the tank. Like the heat rejection unit, the system has to simulate a programmed DHW discrete demand curve, with the DHW requested flow values. The real output flow leaving the tank is controlled with a high precision flow-meter, so that the demand curve can be met. The charging and discharging of the inertial storage tanks is activated when indicated by the programmed operating philosophy. Generally, storage can carried out both simultaneously with the heating and DHW demands, simply meeting de demand curves and circulating the return water of these systems through the tanks, and also by just storing the whole heat produced, when there is no demand. Discharge is activated when, simultaneously, the tank tempera-

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del equipo, de tal forma que solamente hay que conseguir disipar el calor generado.

ture is higher than a default value and the programmed scheduling enables discharging.

En los ensayos de estrategias y modos de funcionamiento combinados, se definen estrategias de operación del conjunto de la instalación, estableciendo prioridades y condiciones de trabajo de cada módulo, tanto internamente como en la relación que existirá entre unos y otros.

Another goal of the LCCE test-bench is to certify the energetic performance of individual systems, that is, their power outputs and efficiencies. To achieve this objective, the test conditions and methods have to be those required in the current standards, having installed the required instrumentation for this purpose. The systems will be tested according to the following standards:

Uno de los aspectos clave de la instalación es simular demandas térmicas que los equipos de generación, a través de la filosofía de operación programada, satisfagan. Se programará en cada caso una curva de demanda discretizada, siendo los dos tipos de demanda existentes calefacción, simulada por la energía térmica disipada por el aerotermo, y ACS, simulada por un caudal instantáneo de la red de agua fría. Para simular la demanda virtual de calefacción, se le aportará al aerotermo agua caliente a través del circuito hidráulico y, mediante el accionamiento del ventilador y la modulación, se disipará el calor fijado previamente en la curva de demanda introducida. En el caso de los ensayos de equipos individualmente, el fan-coil disipará el calor manteniendo una temperatura constante de retorno. Para el caso de los ensayos con estrategias de funcionamiento combinadas, se introduce una curva de demanda virtual basada en rangos de potencia térmica discretos, que se compara en todo momento con los datos de energía obtenidos con los sensores de temperatura y caudal asociados al equipo. La demanda de ACS está definida por un circuito abierto de agua fría y ACS que entra y sale del depósito. Al igual que sucede con el aerotermo, se programa una curva de demanda de ACS que el sistema debe simular. Esta curva será discretizada, y se introducirán los valores de caudal de ACS demandados. Se controlará el caudal real de salida del depósito mediante un caudalímetro, cuya precisión es vital para poder seguir la curva de demanda. La carga y descarga de los depósitos de inercia es un proceso que se activa cuando la filosofía de operación programada previamente así lo ordene. En general, la acumulación se puede realizar bien simultáneamente con las demandas de calefacción y ACS, simplemente cumpliendo las curvas de demanda, y siendo el agua de retorno de éstos la que entra a los depósitos, o bien únicamente acumulando todo el calor generado, cuando las demandas sean nulas. La descarga se activa cuando, simultáneamente, la temperatura del depósito sea superior a un determinado valor programado y cuando en la programación horaria realizada se ha otorgado permiso para descargar.

- Conventional boiler, UNE-EN 483 2. - Micro-cogeneration, ISO 3046 3. - Heat pump, UNE-EN 14511 / UNE-EN 255-3 4, 5. - Solar thermal panels, UNE-EN 12975 6.

Conclusions This micro-CHP experimental test-bench set up at the Laboratory for the Quality Control in Buildings will serve for testing forthcoming energy conversion technologies for buildings, in order to obtain valuable information to be used by the companies in this field. In short, thanks to its polyvalent design, this testbench will allow acquiring performance data of various systems working under different operating strategies, which will enable assessing the most efficient technologies, their integration, as well as the working modes that involve the lower energy consumption. With a view to the future, to be able to obtain as much information as possible about many actual and future energy conversion technologies, the challenge lies in keeping on enlarging and widening the plant, by incorporating other technologies such as fuel cells, geothermal heat pumps, latent heat thermal energy storage systems (LHTES) or mini wind generators.

Acknowledgments Author Iker González Pino is benefiting from the support of the Basque Government, as he is recipient of a fellowship of the Department of Education, Universities and Research´s Training Program (20112012). Author Alvaro Campos Celador is recipient of a FPI fellowship from the Spanish Ministry of Science and Technology (BIA 2006-15398-C04-03). Many thanks also to the Laboratory for the Quality Control in Buildings (LCCE) of the Basque Government.

Otro de los objetivos de la instalación es la certificación del comportamiento energético de los equipos individuales, esto es, de sus potencias y rendimientos. Para ello, los métodos y condiciones de ensa104

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yo a cumplir son las requeridas en las normativas vigentes, habiéndose instalado la instrumentación requerida a tal efecto. Los equipos que se ensayan, y las normativas en base a las cuales se ensayan, son los siguientes: - Caldera mural, UNE-EN 483 2. - Microcogeneración, ISO 3046 3. - Bomba de Calor, UNE-EN 14511 / UNE-EN 255-34,5. - Captadores Solares Térmicos, UNE-EN 12975 6.

Conclusiones Esta instalación va a servir para ensayar las tecnologías energéticas que se van a ir incorporando a los edificios en estos próximos años, con el fin de obtener una información que pueda ser utilizada por los diferentes agentes del sector. En definitiva, y gracias a su diseño polivalente, esta instalación de ensayos va a permitir recoger datos de funcionamiento de diferentes tipos de equipos, a los que se va a someter a diferentes estrategias de operación, lo que permitirá evaluar las tecnologías más eficientes, la mejor integración entre los diferentes tipos de equipos, así como los modos de operación que impliquen un menor consumo de energía.

Bibliografía Bibliography 1. Annex 42 of the international energy agency’s energy conservation in buildings and community systems programme: “An experimental and simulation-based investigation of the performance of small-scale fuel cell and combustion-based cogeneration devices serving residential buildings”, 2008. 2. UNE-EN 483: Calderas de calefacción central que utilizan combustibles gaseosos. 3. ISO 3046: Reciprocating internal combustion engines Performance -. 4. UNE-EN 14511: Acondicionadores de aire, enfriadoras de líquido y bombas de calor con compresor accionado eléctricamente para la calefacción y la refrigeración de locales. 5. UNE-EN 255-3: Acondicionadores de aire, enfriadoras de líquido y bombas de calor con compresor accionado eléctricamente. 6. UNE-EN 12975: Sistemas solares térmicos y componentes. Captadores solares.

Con vistas al futuro, de tal forma que se pueda obtener la mayor información posible sobre las diversas tecnologías energéticas actuales y del futuro, el reto es seguir ampliando la instalación. En esta línea, se pretenden incorporar y estudiar tecnologías tales como pilas de combustible, bombas de calor geotérmicas, sistemas de almacenamiento mediante materiales de cambio de fase (LHTES) o generadores mini-eólicos.

Agradecimientos El autor Iker González Pino cuenta con la financiación del Gobierno Vasco, a través de una beca de los Programas de Ayudas para la Formación y Perfeccionamiento de Personal Investigador del Departamento de Educación, Universidades e Investigación (Convocatoria 2011-2012). Por su parte, el autor Álvaro Campos Celador cuenta con la financiación de una beca FPI del Ministerio de Ciencia y Tecnología (BIA 2006-15398-C04-03). Asimismo, los autores de este estudio agradecen la colaboración del Laboratorio de Control de Calidad en la Edificación (LCCE) del Gobierno Vasco.

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Ventilada Activa: el caso de edificios de oficinas en España Ventilated active façade: a study case of office buildings in Spain

Author/s: Olatz Irulegi Garmendia, Antonio Serra, Rufino J. Hernández Minguillón Institution or Company: Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea UPV/EHU

Abstract This paper analyses the energy efficiency of a Ventilated Active Façade – VAF – applied to office buildings in Spain. The studied VAF was developed in the “Ventilated Active Façade” project financed by the Spanish National Plan for Research and finished in December 2009. This façade system consists of an outer layer element of 2mm galvanized steel panels and a 3cm air cavity where the ventilation air is preheated in winter and exhausted in summer. After defining 8 typical office typologies in Spain, 192 study cases are obtained where different parameters like the percentage of glass in façade, the orientation and the climatic zone of the buildings are considered. The energy demand of all these study cases is obtained using the official simulation tool of the CTE called LIDER. The results, in terms of energy saving, are presented in comparison with the minimum energetic requirements of the Spanish Technical Building Regulation (Código Técnico de la Edificación - CTE). ARCHITECTURE AND CRISIS

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Introducción

Introduction

Europa se enfrenta a un cambio radical en términos de eficiencia energética de los edificios. La construcción de edificios con muy bajo, casi nulo, consumo energético es uno de los objetivos más ambiciosos establecidos en la recientemente aprobada Directiva 2010/31/UE. Por esta razón, los objetivos establecidos en la anterior Directiva 2002/91/EC y su transposición en el Código Técnico de la Edificación - CTE - han quedado ya obsoletos y es necesario establecer un nuevo marco reglamentario que garantice el cumplimiento de los nuevos retos energéticos. El caso de España cuenta con ciertas peculiaridades que merecen la pena ser destacados y sin las que no podría realizarse una lectura completa de la gravedad del panorama actual. Cuando la mayoría de los países miembro de la Unión Europea concentraban sus esfuerzos para definir estrategias efectivas con las que conseguir una significativa reducción del consumo de energía, el año de entrada vigor el CTE (Marzo 2006) fue acompañada de una frenética actividad constructiva sin precedentes en España. Según datos registrados en los Colegios de Arquitectos de España el número de visados de dirección de obra de nueva planta registrados en el año 2006 fue de 113.041. Esta cifra ha ido descendiendo drásticamente hasta registrarse 24.285 visados en el 2011, este descenso ha estado marcado por la grave crisis económica que asola al país.

Europe is dealing with a radical change in the energy efficiency of buildings. The construction of buildings with low, almost zero, energy consumption is one of the most ambitious objectives set out in the recently approved DIRECTIVE 2010/31/UE. Because of this, the targets set in the earlier Directive 2002/91/ EC and in its transposition in Spain in the Technical Building Regulation got outdated. The case of Spain has some peculiarities that need to be mentioned and not doing it, a complete understanding of the gravity of the current situation could be not correct. While the rest of states of the European Union were concentrating their efforts on defining new effective strategies to reduce their energy consumption, the entry into force of the Spanish Technical Code- CTE (March 2006) was, in contradiction, accompanied by a frenzied construction activity in Spain.

Por lo tanto, a la hora de plantear estrategias es importante considerar que la casi totalidad de los edificios existentes en España no cumplen con los mínimos establecidos en el CTE: esto significa que en un periodo de tiempo no muy lejano, muchos de los edificios construidos recientemente deberán ser rehabilitados energéticamente para poder cumplir los nuevos requisitos Europeos. Más aún, la inminente entrada en vigor del proceso de certificación energética de edificios existentes acentuará aún más la necesidad de actuar sobre ellos. Desde el punto de vista de los usos edificatorios, el consumo energético de los edificios de oficinas ha aumentado un 300% con respecto a 1990, siendo el responsable del 47,48% del consumo de energía en el sector servicios según datos del 2008 (el 6% del total de consumo de energía en España)1. El impacto energético se prevé irá en aumento considerando la proliferación, en la última década, de edificios de cristal altamente derrochadores donde los conceptos relacionados con la modernidad, la tecnología y la transparencia predominan en su diseño2. Por todas estas razones, los edificios de oficinas pasarán a ser una de las tipologías edificatorias más importantes de la siguiente década en España pero necesitan, del mismo modo, ser rediseñados y adaptados al nuevo marco energético. Con este claro objetivo, la fachada no puede desempeñar sólo un papel estético3. Con todas estas consideraciones queda 108

According to the number of construction permits registered in the Spanish Architect Association in 2006, 113.041 permits for new buildings were registered. This figure has dramatically decreased ever since, in 2011 a total of 24.285 permits were counted, this decrease has been undoubtedly influenced by the gravity of the economical crisis in Spain. Thus, when new strategies are to define, it is important to consider that almost all the existing buildings in Spain do not comply the minimum requirements established by the CTE, which means that in the near future, a great account of recently constructed buildings should be refurbish to fulfil the new European requirements. Moreover, the imminent entry into force of the energy labelling for existing buildings will highlight, even more, the necessity to act on them. Since 1990 the energy consumption in office buildings has increased by 300% becoming the responsible for the 47.84% of energy consumption in the service sector in 2008 (6% of the total energy consumption in Spain)1. Furthermore, the energy impact of this sector is expected to increase considering the proliferation of squanderer glass buildings in the last decade, since concepts related to modernity, technology and transparency are playing a predominant role in their design2. Office buildings are going to be one of the most important typologies of the next decade in Spain but they need, in turn, to be redesigned to get adapted to the new energy frame. With this target, the envelope cannot play only a decorative role3. Under all these considerations it seems clear that industrialized energy saving systems integrated into the envelope of the buildings4, as the VAF, will proliferate in the near future.

Objective This article is part of a PhD research5 linked to the project called “Ventilated Active Façade” financed by the Spanish National Plan for Research . Its aim was

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claro que la integración de sistemas industrializados4 de ahorro de energía integrados en la envolvente de los edificios, OROSA, J.A. y OLIVEIRA, A.C. (2009), vayan proliferando en el futuro más cercano.

Objetivo Este artículo es parte de la tesis doctoral5 de la autora principal de este artículo y está vinculada al proyecto de investigación denominado “Fachadas Ventiladas Activas” y que ha sido financiado por le Plan Nacional de Investigación del Gobierno de España. El objetivo principal del proyecto era desarrollar un elemento de fachada opaco capaz de gestionar los flujos energéticos entre el interior y el exterior de un edificio6. El proyecto de investigación finalizó en diciembre de 2009 y fue realizado entre la Universidad del País Vasco, la Universidad de Sevilla y la Universidad de Córdoba. En una Fachada Ventilada Activa –FVA -, el aire de ventilación es obtenido del exterior mediante ventilación forzada, precalentado en el interior de la cámara e introducido al edificio cuando existe necesidad de calefacción. Cuando el edificio no necesita ser calefactado, el aire de la cámara es liberado directamente al exterior (Fig. 1). El primer prototipo (Fig. 1), construido con una hoja exterior de 2 mm de acero galvanizado y una cámara de aire de 3 cm, fue ensayado en los Laboratorios de Control de Calidad del Gobierno Vasco siguiendo el procedimiento Paslink. El objetivo principal de este trabajo ha sido estimar la eficiencia energética de la FVA diseñada para reducir la demanda de calefacción, aplicada a edificios de oficinas en España y determinar la validez del sistema para poder alcanzar los nuevos objetivos marcados en la Directiva 2010/31/EU. Para ello, se realizó un amplio estudio para determinar las características típicas de los edificios de oficinas en España (Figura 2). Este análisis posibilitó la definición de una serie de edificios tipo que representan las características más típicas de las oficinas7, 8, 9. Posteriormente, se utilizó el programa LIDER para obtener edificios de referencia para cada una de las zonas climáticas. Se obtuvieron un total de 192 casos de estudio. Finalmente, los 192 edificios de referen-

the development of opaque façade elements that manage the energy flows between the interior and exterior of buildings. The research project ended in December 2009 and was conducted by the University of the Basque Country, the University of Seville and the University of Cordoba of Spain. The Ventilated Active Façade – VAF– of this project is defined as a parieto-dynamic wall with an opaque exterior layer6. In the parieto-dynamic wall ventilation air is taken from outside by forced ventilation, preheated in the air cavity and led inside the building when heating is required. When the building does not need heating, the air of the cavity is directly exhausted outdoors (Fig.1). A first prototype (Fig.1), made of an outer layer element of 2mm galvanized steel panels and a 3 cm air cavity, was built and tested in the Construction Quality Control Laboratory of the Basque Government in Spain (Laboratorio de Control de Calidad en la Edificación del Gobierno Vasco) following the Paslink procedure. The main objective of this paper is to quantify the energy efficiency of a VAF applied to office buildings in Spain, and to determine whether or not it is capable of achieving the new targets set by DIRECTIVE 2010/31/EU. The VAF used to conduct this analysis is the first prototype developed by the co-ordinated Ventilated Active Facade project. Firstly, a study was made to determine the typical characteristics of office buildings in Spain (Figure 2). This analysis has made it possible to define a series of building types that represent the most common characteristics7, 8, 9. Subsequently, the LIDER program was used to obtain reference building models: a reference building comply with the minimum energy demand requirements indicated in the CTE for each of the established climate zones. A total of 192 study cases were thus obtained. Finally, the 192 reference buildings were used to determine the energy efficiency of the system by adding a VAF on the opaque part of the south façade. The 192 study cases are not intended to simplify the

Fig. 1: VAF in winter and summer operational mode and test of the first prototype ARCHITECTURE AND CRISIS

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Fig. 2: Typical typologies of office buildings

Fig. 3: Maximum and minimum heating demand of reference buildings by typology [kWh/m2y]. Tower 1 (*): Tower building with communications core in the façade. Tower 2 (**): Tower building with central communications core

cia fueron utilizados para determinar la eficiencia energética de la FVA aplicada en la parte opaca de la fachada sur de cada caso. Con estos 192 casos de estudio no se pretende simplificar la complejidad y naturaleza específica de los proyectos reales, para ello sería necesario realizar un análisis más detallado. El objetivo es, por tanto, proporcionar una aproximación inicial cuantificada que refleje la influencia de ciertos parámetros en el comportamiento energético de los edificios de oficinas en España, con y sin el uso de una FVA.

Demanda de calefacción de edificios de referencia El cálculo de la demanda de calefacción de los edificios de referencia ha sido realizado considerando diferentes parámetros: la tipología, el porcentaje de acristalamiento en fachada y la zona climática. Tras realizar un análisis individual de cada una de las tipologías, se han obtenido una serie de conclusiones. Los valores máximos y mínimos para cada una de las tipologías quedan recogidos en la figura 3. Según los casos estudiados, se obtiene que la demanda de calefacción es mayor en los casos con un 30% de acristalamiento en fachada que en los casos con un 60%. Este hecho es debido a que cuanto mayor sea la superficie acristalada, mayor es el aprovechamiento de la energía solar. Por otro lado, hay que subrayar, que las propiedades de las ventanas varían dependiendo de la superficie acristalada dado que el CTE exige una menor transmitancia térmica para mayores superficies acristaladas. Por otro lado, se observa una diferencia notable entre la demanda de calefacción en los climas más fríos (D2, D1 y E1) y los más calurosos (A3, A4 y B4). Los valo-

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complexity and specific nature of actual projects, for this it would be necessary to conduct a more detailed study. The key objective of this present work is to provide an initial estimated quantification of the influence of certain parameters on the energy performance of office buildings in Spain, with and without the use of a VAF.

Heating demand of reference buildings The calculation of the heating demand of the reference buildings is conducted by considering different parameters former mentioned: the typology, the percentage of glass in façade and the climate zone. After an individual analysis of every typology general conclusions will be given. The maximum and minimum values for each typology are collected in the figure 3. With regard to all the cases studied, it can be concluded that the heating demand is greater for a 30% glazed façade than for a 60% one (Figure 4). This is due to the fact that, with a larger glazed area, it is possible to absorb a greater amount of solar energy. Furthermore, it should be emphasised that the façade properties vary according to the percentage of glazing. The Spanish Technical Building Code requires less thermal transmittance for a greater glazed surface area. On the other hand, a considerable difference can be observed between the heating demand in the coldest climate zones (D2, D1 and E1) and the hottest zones (A3, A4 and B4). The values vary between a maximum of 79.62 kWh/m2y and a minimum of 0.17 kWh/m2y. In general, it can be seen that the s/v shape factor has an impact on the heating demand: the greater the shape factor (the greater the surface area over volume) the greater the heating demand. There-

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res varían entre un máximo de 79,62 kWh/m2a y un mínimo de 0,17 kWh/m2a. En general, el factor de forma (superficie de envolvente/volumen) tienen un gran impacto en la demanda de calefacción: cuanto mayor sea el factor de forma (mayor superficie para un mismo volumen), mayor es la demanda. Por lo tanto, la demanda de calefacción depende de multitud de factores: la superficie acristalada, las características del vidrio, el factor de forma, la tipología y la zona climática. En la siguiente tabla (Fig. 4) se muestra a modo de resumen, el rango de valores de la demanda de calefacción en base a la superficie acristalada, tipología y zona climática. De la tabla se obtiene que la demanda de calefacción, en la mayoría de los casos es inferior a 30 kWh/m2a. La demanda de calefacción es, obviamente, mayor en las zonas climáticas más frías donde se alcanzan valores entre 30-60 kWh/ m2a y 60-90 kWh/m2a. Por tanto, el CTE permite la construcción de edificios con una elevada demanda de calefacción. Este hecho contradice el objetivo establecido por la nueva directiva en la que se pretenden conseguir edificios con un consumo de energía casi nulo.

Demanda de calefacción de edificios con FVA Para estimar la eficiencia energética de la FVA se han considerado como base los valores obtenidos en los 192 edificios de referencia mencionados anteriormente. La superficie opaca de las fachadas con orientación sur de cada uno de los edificios, ha sido modificada mediante la adición de una FVA. Estos edificios han sido simulados mediante LIDER para obtener su demanda energética. Los resultados se presentan en comparación con los valores de sus correspondientes edificios de referencia. De esta manera, ha sido posible establecer el ahorro energético, en términos de reducción de la demanda de calefacción, que ofrece una FVA en cada uno de los casos estudiados. En general, se concluye que la utilización de la FVA disminuye la demanda de calefacción con respecto a valores de referencia. Este hecho se confirma para todas las zonas climáticas y su comportamiento es óptimo en las zonas climáticas más templadas. En la siguiente tabla (Fig. 5) se muestra que en la mayoría de los casos estudiados se alcanza un ahorro superior al 20%. Analizando los resultados por tipologías, para fachadas con un 30% de acristalamiento en fachada, los mejoras datos se obtienen en el edificio tipo L. En todas las zonas climáticas, a excepción de D1, D2 y E1, se alcanzan ahorros superiores al 40%. En los casos con un 60% de acristalamiento en fachada los mejores datos se obtienen para la torre con el núcleo de comunicaciones en la fachada, obtienen ahorros entre el 20 - 40% e incluso superando el 40% en determinados casos.

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fore the heating demand simultaneously depends on many factors: the percentage of building façade glazing, the characteristics of the glass, orientation, shape factor, typology and climate zone. The following table (Figure 4) shows the heating demand based on the façade glazing percentage, typology and climate zone. From this table it can be concluded that the heating demand for the majority of cases studied, is less than 30 kWh/m2y. The heating demand is greatest in the coldest climate zones (D1, D2, D3 and E1), where the majority of cases have a heating demand ranging from 30 - 60 kWh/m2y to 60-90 kWh/m2y. All the cases studied comply with the minimum requirements established by the CTE by climate zone. This means that the CTE tolerates the presence of buildings with a high heating demand. This fact contradicts the zero energy consumption target established in the European Directive and must be studied more closely.

Heating demand of buildings with VAF The estimation of the energy efficiency of the VAF, is based on the 192 reference buildings mentioned above. The opaque surfaces of the optimally oriented facades were subsequently replaced by the VAF. These buildings with VAF were simulated with the LIDER program in order to determine their energy demand. To conclude, the results are presented and compared with the values of their corresponding reference buildings (Figue 5). In this way, it is possible to assess the energy efficiency offered by the VAF in each of the cases presented. In general, it can be concluded that the use of a Ventilated Active Façade improves the energy efficiency of the buildings in relation to the reference values. This is confirmed in all the climate zones. Therefore, the performance of the VAF is optimal in those climate zones with milder winters. The figure 5 shows that an energy saving of more than 20% is achieved for most of the cases studied. Analysing the different typologies, in the case of buildings with 30% of glazed façades, the L-type building is the one in which the VAF is most effective. In all the climate zones, with the exception of zones D1, D2 and E1, there is a saving of more than 40%. Furthermore, in the case of buildings with 60% of glazed façades, the Tower building with communications core in the façade is the one in which the VAF is most effective presenting an energy saving is of around 20- 40 %, even reaching a 40 % in some cases. In all the climate zones, with the exception of zones D1, D2 and E1, there is a saving of more than 40%.

Conclusions Meeting the CTE requests does not guarantee to obtain energy efficient buildings in Spain, moreover, the Spanish Code allows the construction of office 111


Fig. 4: Heating demand for reference buildings for each climate zone [kWh/m2y].

Fig. 5: Energy saving allowed by the Ventilated Active Facade respect to reference value (%).

Conclusiones El mero cumplimiento del CTE no garantiza la construcción de edificios energéticamente eficientes en España, más aún, dicha normativa permite la construcción de edificios de oficinas con una demanda energética superior a 100 kWh/m²a. Esto significa que la gran mayoría de edificios construidos en los últimos años en España necesitarán ser rehabilitados energéticamente para mejorar su comportamiento. En este artículo se ha analizado la eficacia de la FVA para reducir la demanda de calefacción, componente importante de la demanda energética total de un edificio de oficinas dependiendo de la zona climática en la que se encuentre. Este valor varía entre un máximo de 79,69 kWh/m²a para un edificio tipo anillo situado en Soria (Zona climática E1) y un mínimo de 0,17 kWh/m²a para un edificio en torre con núcleo de comunicaciones en fachada situado en Almería (zona climática A4). Para todos los casos estudiados se concluye que la demanda de calefacción es mayor con un 30% que con un 60% de acristalamiento en fachada. Este hecho es debido a que la radiación incidente a través 112

buildings with high energy consumption ( over 100 kWh/m²y in some cases). It means that most of the buildings recently constructed would need a rehabilitation to improve their energy performances. Heating is an important factor of the total energy consumption of office buildings and depending on the zone, its significance becomes even higher. The heating demand of office buildings that comply the CTE varies between a maximum of 79.69 kWh/m²y (for a Ring-type building located in Soria, Climate zone E1) and a minimum of 0.17 kWh/m²y (for a Tower building with communications core in the façade located in Almeria, Climate zone A4). In all the studied cases, the heating demand in buildings with 30% glazed façade is higher than in the cases of 60% glazed façade. This is due to the fact that the incident radiation trough glazed surfaces allow to take advantage of the solar gains. Moreover, it has to be highlighted hat the higher the percentage of glass in façade, the lower thermal transmittance is required by the CTE. After running the simulations by LIDER, it is possible to establish that with the us of the VAF system it is possible to achieve over a 40% reduction in heating demand in the most of the cases. In climate zones

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de las zonas acristaladas permite un mayor aprovechamiento de la energía solar. Además hay que recalcar que dependiendo del porcentaje de vidrio en la fachada las propiedades del mismo varían: a mayor superficie acristalada el CTE exige una menor transmitancia térmica. Tras las simulaciones llevadas a cabo utilizando el programa LIDER es posible establecer que la FVA presenta un comportamiento óptimo, permitiendo una reducción en la demanda de calefacción superior al 40% en muchos casos. En zonas climáticas con inviernos suaves, por ejemplo, en un edificio tipo U con un 30% de acristalamiento en fachada situado en la zona climática A3, la demanda de calefacción se reduce de 10,35 kWh/m²a a 5,46 kWh/m²a. En zonas climáticas templadas como son C1, C2 y C3, el potencial de ahorro medio es en torno al 10 – 20%. Pero puede incluso mejorarse, por ejemplo, para un edificio tipo lineal con un 30% de acristalamiento en fachada situado en la zona climática C1 la demanda de calefacción se reduce de 17,23 kWh/m²a a 6,77 kWh/m²a. Finalmente, en zonas climáticas con inviernos muy fríos, la FVA permite lograr un ahorro en torno al 10%. Pero puede incluso mejorarse, por ejemplo, para un edificio tipo lineal con un 30% de acristalamiento en fachada situado en la zona climática D3 la demanda de calefacción se reduce de 30,80 kWh/ m²a a 19,39 kWh/m²a. En general, los edificios con un menor porcentaje de acristalamiento en fachada, es decir, con una mayor superficie de FVA presentan menores demandas energéticas. La FVA, con un espesor inferior a los 5 cm, es una interesante solución constructiva para la rehabilitación y construcción de edificios de oficinas en España.

with mild winters, for instance, in a U-type building with 30% glazed façade, the heating demand decreases from 10.35 kWh/m²y to 5.46 kWh/m²y. In temperate climate zones as C1, C2 and C3, on average the potential energy saving is around 10 – 20%. But this value could be improved as in the case of C1 where the heating demand decreases from 17.23 kWh/ m²y to 6.77 kWh/m²y. Finally, in zones with severe winters, the energy saving situates around 10%, but could be improved in the case of a Linear-type building with 30% glazed façade situated in D3, where the heating demand decreases form 30.80 kWh/m²y to 19.39 kWh/m²y. The Ventilated Active Façade - VAF, with a gap thickness less than 5cm, is an interesting alternative for the rehabilitation and the construction of new office buildings in Spain if energy saving is to achieve.

Agradecimientos Thankfulness Jose Maria Sala, Aitor Erkorera, Ivan Flores, César Escudero, School of Engineering of Bilbao. Álvaro Ruíz-Pardo, Jose Luis Molina, Christian Suárez and Servando Álvarez, University of Seville. Manuel Ruiz de Adana and Fernando Peci, University of Cordoba. Construction Quality Control Laboratory of the Basque Government in Spain.

Bibliografía Bibliography 1. Segurado de Arriba, P., García Montes, J.P., Evolución del consumo y de la intensidad energética en España, Análisis Global y Sectorial de la evolución del consumo y de la intensidad energética en España. Comparación a nivel europeo, IDAE, Dpto. Planificación y Estudios, 2008. 2. Coyne, R., Snodgrass, R., Metaphors in the design studio, Journal of Architectural Education, 48 2 pp. 113–125, 1994. 3. Diprose, P.R., Robertson, G., Towards a Fourth Skin? Soustainability and Double-envelope buildings, Renewable Energy 8 pp 169-172, 1996. 4. Orosa, J.A., Oliveira, A.C., Energy saving with passive climate control methods in Spanish office buildings, Energy and Buildings 41 pp823-828, 2009. ARCHITECTURE AND CRISIS

5. Irulegi, O., Energy efficiency of Ventilated Active Façades applied to office buildings in Spain, PhD Thesis, University of the Basque Country, 2011 6. Ruiz-Pardo, A., Ahorro energético mediante el uso de elementos de doble envolvente transparente-opaco, PhD Thesis, University of Seville,Seville, Spain, 2008. 7. Jpedicke, J., Büro und Verwaltungsbauten. Internationale Beispiele. Informationsdaten in Bild und Text, Karl Krämer Verlag, Stuttgart, Germany, 1975. 8. Manasseh, L., Cunliffe, R., Office Buildings, B.T. Bastford Ltd, London, U.K, 1962. 9. Hascher, R., Jeska, S. Klauck, B., Entwurf Bürobau, Bikhäuser- Verlag Architektur, Basilea/Berlin/Boston, 1985. 113


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Diseño de herramientas de evaluación del factor solar del metal expandido Design of assessment tools for solar control performance of expanded metal

Author/s: José Miguel Martínez Rico1, Aitor Leceta Murguzur1, Susana Santamaría Fernández2 Institution or Company: 1Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea UPV/EHU, 2 Tecnalia Research and Innovation

Abstract One of the main topics to achieve more sustainable buildings is energy efficiency by means of a better control of energy flows through the envelope. Many of the façade research efforts are focused on thermal transmittance and solar transmittance. Architects and Engineers need simple design tools to quantify the performance of systems for a practical, logic and widespread application. Metallic translucent facades are a range of solutions that fit especially well the requirements for a neutral and efficient façade. Among them expanded metal meshes offer translucency, we can place them as a solar control and daylight control layer and permits a certain transversal vision. Placing them outside the glazed and opaque parts of the skin homogenizes the exterior image of the building as it blurs the difference between hollow and solid. This research is focused on the performance of expanded metal meshes as solar control and daylight control devices. The term used for expanded metal in other languages is: métal déployé in French, metal expandido in Spanish, lamiere stirate or rete stirate in Italian and streckmetall in German. The shape of expanded metal meshes involves a complex behaviour of radiation because of reflection, absorption and ventilation as happens with louvers, but with expanded metal we don’t have a geometry resulting from straight extrusion (as louvers) and we can’t analyse just one section. The paper will focus on the methods we will use to assess the solar factor and daylight factor of any of the huge variety of expanded metal mesh types. We define three ways to analyse the solar and luminous characteristics of expanded metal: Computer simulation, Laboratory simulation and Analysis with real solar radiation. All these methods will provide with useful data for calculating the thermal and luminance performance of facades with expanded metal meshes. ARCHITECTURE AND CRISIS

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Supermoderno, superefectivo

Super modern, super effective

En la arquitectura contemporánea la envolvente adquiere un protagonismo especial y dos condiciones suelen condicionar su diseño: la búsqueda de la continuidad en la piel y el control del flujo energético a través de la envolvente. Las tendencias arquitectónicas de finales del siglo XX fueron brillantemente descritas por Hans Ibelings: La abstracción se impone en radical contraste a la extravagancia y deconstructivismo complejo que en las dos últimas décadas formaban referencia estética. Esta simpleza no surge directamente como reacción al exceso visual estético, aunque éste sea un aspecto a tener en cuenta. En esencia esta nueva abstracción es una expresión de una actitud diferente hacia la arquitectura. En ella la arquitectura es vista cada vez menos significativa y llena de contenido simbólico y entendida cada vez más como un objeto neutral.1

Main evolution trends in contemporary architecture focuses on the building envelope, we can emphasize two distinct conditions that govern its materialisation: the search of continuity in the skin and the better control of energy flow through the envelope.

Edificios como el New Museum of Contemporary Art de New York de SANAA ilustran claramente esta idea. A modo de una serie de cajas apiladas y desplazadas, la composición aporta una imagen de dinamismo y proporciona una serie de balcones y lucernarios que permiten la entrada al interior de la luz natural. La piel del edificio está marcada por ventanas que ofrecen vistas de la ciudad sin perder una imagen exterior clara, rotunda y abstracta del conjunto. Está formada por una malla de aluminio plateado de metal expandido que ofrece imágenes diversas del edificio en función de los cambios en la luz natural y artificial (Fig. 1).

The New Museum of Contemporary Art of New York by SANAA clearly illustrates this idea. Designed as a set of boxes placed on top of each other, the off centre arrangement of boxes generates a dynamic but self-controlled effect. The continuous skin is sparingly marked with windows; offering views of the city, but does not blight the clear, ardent, and abstract image of the building. The skin is made of a silverplated aluminium expanded metal mesh, capable of responding to changes in artificial and day light to generate varying ambiances within the building and an ever changing outside image (Fig. 1).

Mas alla de consideraciones estilisticas, sea postmoderna, constructivista, high-tech o supermoderna, la arquitectura debe dirigirse hacia una forma de construir más sostenible. Una buena envolvente repercute directamente en la sostenibilidad del edificio mejorando el control del flujo energético a través

Hans Ibelings brightly described the status of architectural trends at the end of the 20th century: Abstraction arises in radical contrast to the extravagance and deconstructivist complexity that have constituted the aesthetic frame of reference for the past two decades. This simplicity is not primarily a reaction to the aesthetic of visual excess, although that aspect certainly plays a role. In essence the new abstraction is an expression of a fundamentally different attitude to architecture which it sees less and less as significant and filled with symbolic meaning, and more and more as a neutral object1.

High-tech, post modern, constructivist or supermodern, any architecture must now lead a more sustainable way of construction, above any stylistic considerations. The use of neutral and efficient facades can significantly enhance the sustainability credentials of a building improving energy efficiency, by regulating the flow of energy through the envelope,

Fig. 1. New Museum of Contemporary Art, New York. Ibai Lamarca Soto y José Miguel Martínez Rico. 2011. 116

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de la fachada y evitando grandes fluctuaciones de temperatura con los cambios estacionales.

and avoiding fluctuations in temperature due to the seasons.

Pantallas metálicas de control solar

Metal screens for solar control

A la tendencia descrita hacia la fachada neutra y eficiente se adaptan especialmente bién las que podríamos llamar fachadas metálicas traslúcidas. Estas fachadas son un conjunto de soluciones basadas en semiproductos como los tejidos metálicos, las chapas perforadas y el metal expandido, también conocido como deployé. Su traslucidez los convierte en protecciones solares que permiten un cierto grado de visión trasversal y posibilita su colocación por delante del vidrio o de elementos opacos, homogeneizando la imagen exterior del edificio y haciendo menos aparente la diferenciación entre hueco y macizo. Esta investigación se centra en el rendimiento de las mallas de metal expandido como elemento de control solar.El factor solar es un valor entre 0 y 1 que indica el porcentaje de radiación o energía térmica que atraviesa una ventana, cerramiento vidriado o mecanísmo de protección solar. Otro valor útil es el factor de iluminación natural que se utiliza para la evaluación de la iluminación sin tener en cuenta la energía térmica transmitida. La capacidad de las mallas de metal expandido para absorber o reemitir radiación depende del color, tipo de material, forma y la ventilación del dispositivo (Fig. 2).

There are a range of solutions that meet the requirements for a neutral and efficient façade. We can define these as metallic translucent facades which are finished with woven metal fabrics, perforated metal sheets or expanded metal meshes. Their translucency acts as a solar control layer and permits transversal vision. Placing them outside the glazed and opaque parts of the skin homogenizes the exterior image of the building as it blurs the difference between hollow and solid. This research is focused on the performance of expanded metal meshes as solar control devices. The solar factor is a value between 0 and 1 and indicates the percentage of solar radiation or thermal energy entering a window, glazed element or solar control device. Another useful value is the Daylight Factor; this refers only to light and not thermal energy. The expanded metal meshes ability to absorb and re-emit radiation depends on the colour and type of material, its shape, and device ventilation (Fig. 2).

Herramientas para la evaluación del factor solar Debido a la geometría del metal expandido el comportamiento de la radiación es complejo. A la hora de analizar las características solares y lumínicas del déployé la reflexión, absorción y radiación son factores importantes a tener en cuenta. Trabajamos con tres tipos de análisis: simulación por ordenador, simulación en laboratorio y análisis con radiación solar real. El objetivo es conocer la transmitancia y reflectancia solar y lumínica. El ángulo de incidencia de la radiación sobre la fachada dicta la capacidad de transmitancia del metal expandido. Los resultados deberían ofrecer información útil sobre los parámetros que afectan al rendimiento del metal expandido como dispositivo de protección solar y qué combinaciones de parámetros permiten una mejor relación entre transmitancia solar y lumínica (Fig. 3). El análisis geométrico del proceso de fabricación del producto posibilita su posterior emulación mediante herramientas de modelado paramétrico tridimensional. Posteriormente se pueden aplicar los programas de simulación de radiación existentes sobre los modelos 3D creados. Un software de diseño paramétrico permite crear modelos tridimensionales de cualquier malla de metal expandido partiendo de una serie de parámetros geométricos. Esos modelos facilitarán al proyectista la visualización del aspecto de la malla antes de su producción.. La forma del metal expandido depende al menos de 5 parámetros geométricos. Debido a los límites de elasticidad de ARCHITECTURE AND CRISIS

Tools to assess solar factor The geometry of expanded metal meshes induces a complex behaviour of radiation. Reflection, absorption, and radiation, are important considerations when analysing the solar and luminous character of expanded metals. There are three methods of analysis: Computer simulation, Laboratory simulation and Analysis with real solar radiation. The objective is to quantify solar and luminous transmittance and reflectance. The angle at which the solar or light beam hits the metal (the angle of incidence) dictates the transmittance capabilities of the metal. The testing of several samples will highlight the parameters affecting the performance of an expanded metal sheet as a solar control device and which combinations of parameters provide an accurate relationship between solar and luminous transmittance (Fig. 3).

Fig. 2. Luz a través de una malla. Aitor Leceta Murguzur. 2012. Light through a mesh. Aitor Leceta Murguzur. 2012. 117


Fig. 3. Malla de metal expandido. Aitor Leceta Murguzur. 2012. Expanded metal mesh. Aitor Leceta Murguzur. 2012.

Fig. 4. Movimientos para la manufactura. Aitor Leceta Murguzur. 2012. Movements for manufacture. Aitor Leceta Murguzur. 2012.2012.

los metales no podemos crear mallas con cualquier combinación de estos 5 parámetros. A pesar de ello existe una gran cantidad de combinaciones posibles de estos parámetros, y por tanto, una gran variedad de metales expandidos. El análisis mediante simulación en laboratorio y por ordenador será complementario. Manufactura, geometría y usos El metal expandido es un producto de sencilla manufactura. El proceso consiste en someter a láminas de metal a operaciones de cizallamiento y expansion en prensas equipadas con cuchillas en forma de sierra. Cada linea de corte se hace mediante un movimiento vertical de la prensa. La prensa hace un movimiento horizontal en zig-zag entre las diferentes líneas de corte. Posteriormente se galvaniza o se laca la malla resultante (Fig. 4). Existen innumerables tipos de mallas deployé en función de la forma y los movimientos de la cuchilla que corta y deforma la chapa: romboidal, cuadrada, redonda, hexagonal, etc. La forma más simple y de uso más extendido es la llamada romboidal y será el objeto de este estudio. La geometría del metal expandido romboidal se puede definir mediante los siguientes cinco parámetros: - Diagonal larga: Longitud del corte + distancia entre cortes de una misma línea de cortes. - Nudo (distancia entre cortes de una misma fila) De estas dos primeras medidas podemos obtener la Longitud del corte 118

A geometrical analysis of the manufacturing process enables the use of parametric design modelling. Existing radiation simulation programs can then be used on the created 3D models. Parametric design software enables us to create 3D models of the expanded metal meshes. These models can be used to visualize the required type of expanded metal mesh for the designer. The shape of expanded metal depends on, at least, 5 geometrical parameters. Due to elastic limits of metals we cannot combine any combination of those parameters. Anyway, there are a vast amount of possible combinations of these parameters, and consequently, a great variety of expanded metals. Computer and laboratory tests will be complementary. Manufacture, geometry and uses Expanded metals are simple to manufacture. The process consists of metal coils subjected to shearing and expanding operations in press-machines equipped with saw-shaped blades. Each shear-line is made by one movement of the press. The press makes a zigzag movement between different shearlines. The resulting mesh is then galvanised or lacquered (Fig. 4). There are several types of expanded metals, each depending on the form of the blade and its movement which produce different shape of the holes: rhombus, square, round, hexagon, etc. The simplest and most common type is the rhombus shaped holes. As such, this is the main focus of research. Therefore, the geometry of a rhombus-shaped expanded metal mesh can be defined by means of the next five parameters: - Long way of mesh (length of the cut + distance between cuts in one same row), - Knuckle (distance between cuts in one same row). From these two first dimensions we can obtain the Length of the cut, (the Long way of mesh is not the length of the cut, but the distance between two knuckles in the same row) - Short way of mesh (the distance between cuts in two rows, after the expansion) - Width of strand (the distance between the cuts in two rows, before the expansion).

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Fig. 5. Parámetros geométricos del metal expandido. Aitor Leceta Murguzur. 2012. Geometrical parameters of expanded metal. Aitor Leceta Murguzur.

Fig. 6. Definición de las curvas de una malla de metal expandido. Aitor Leceta Murguzur. 2012. Definition of the curves of a expanded metal mesh. Aitor Leceta Murguzur. 2012.

- Diagonal corta (distancia entre dos cortes en dos filas, después de la expansión) - Ancho de nervio (distancia entre dos cortes en dos filas, antes de la expansión) - Espesor de la chapa (Fig. 5). Para definir de manera más precisa la forma de la malla existe un sexto parámetro, resultante del bisel de las puntas de la cuchilla en forma de sierra anteriormente mencionada. La forma del metal expandido depende de la anchura de este bisel. En los agujeros romboidales el bisel es muy estrecho, por lo que prácticamente no se percibe, pero en los hexagonales o cuadrados el bisel es mucho más ancho. En el momento de diseñar una fachada, la forma del edificio, textura de su piel o imagen del mismo son a menudo planteadas con un criterio estético. El uso de nervios más gruesos conlleva una mayor reflexión de la radiación solar en lo que a rendimiento de control solar se refiere. Estás mallas son más gruesas en sección. Las soluciones con nervios menores ofrecen una mejor visión trasversal pero una menor protección solar (Fig. 6). Modelado paramétrico del metal expandido Hoy en día nos referimos a modelado paramétrico como aquél que nos permite definir un objeto mediante parámetros. No se trata de determinar la forma concreta del objeto sino los atributos de las partes y las relaciones de estas tanto entre si como con el entorno en forma abstracta. El planteamiento de este proyecto requiere varios modelos digitales de ARCHITECTURE AND CRISIS

- Thickness of the sheet (Fig. 5) There is a sixth parameter necessary for a more precise definition of the form. The blade used for cutting is saw-shaped but the tips of the saw are bevelled and the form of the expanded metal depends on the width of that bevel. In rhombus shaped holes the bevel is very narrow and we almost don’t notice it but in hexagon and square shaped holes the bevel is much wider. When designing a façade the choice of building shape is usually dictated by aesthetic considerations as the texture of the building-skin or the image of the building. About the solar control performance, in general, we can state that the use of thicker nerves will result in obtaining a bigger reflection of solar radiation. These meshes are thicker in section. Solutions comprising of thinner nerves offer a better cross vision but less sun-protection (Fig. 6). Parametric modeling of expanded metal Nowadays we name parametric modelling the design that allows us to define an object by means of parameters instead of drawing it directly. We define attributes of each part of the model and the relationships between parts or between parts and the environment. As the objective is to analyse the performance of numerous expanded metal models, a parametric definition of expanded metal becomes particularly useful. The Rhinoceros modelling application with its extension Grasshopper have been used to provide the definitions regarding parametric design. This 119


Fig. 7. Posible modelo resultante. Aitor Leceta Murguzur. 2012. One possible resulting model. Aitor Leceta Murguzur. 2012

Fig. 8. Variaciones de parámetros. Imagen superior: anchura de nervio. Imagen inferior: diagonal corta. Aitor Leceta Murguzur. 2012. Changing parameters. Upper images: width of nerve. Lower images: short way of mesh. Aitor Leceta Murguzur. 2012.

chapas de metal expandido por lo que una definición parametrizada resulta particularmente apropiada. Se ha realizado la definición paramétrica mediante la aplicación de modelado Rhinoceros junto a la extensión Grasshopper, que lo dota de características paramétricas. De este modo podemos introducir los parámetros geométricos de la malla que queremos dibujar en el programa y obtenemos el modelo 3D automáticamente. El programa nos pedirá la diagonal larga, la diagonal corta, ancho de nervio, nudo y espesor para posteriormente construir el modelo. Hemos definido el programa de manera que haga la relación entre las curvas que definen una malla de metal expandido y los parámetros geométricos anteriormente descritos (Fig. 7). De este modo, una vez creado el modelador, es bastante fácil visualizaro el efecto de los cambios en los parámetros (Fig. 8). Simulacion lumínica y térmica por ordenador Los modelos creados serán exportados a programas de simulación de radiación que puedan calcular el 120

way we can introduce the geometrical parameters of the mesh we want to draw in the program and we automatically get the 3D model. The program will ask us for the strand width, short way, long way, knuckle and thickness and will build the model. We have defined the program to make the relation between the curves that define an expanded metal mesh and the geometrical parameters described before (Fig. 7). Therefore, after creating the modeler, it is quite easy to see the effect of the changes of the parameters (Fig. 8). Daylight and thermal computer simulation The models will be exported to the radiation simulation program that can calculate the daylight factor for a 3 dimensional device in a given location and position of the device. To achieve this simulation we are using the program Radiance because of the reliability of its calculations proved by research2 and because it offers flexibility to analyse the calculated data. We will distinguish between direct and diffuse

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Fig. 9. Dispositivos dentro de la caja negra. José Miguel Martínez Rico. 2012. Devices inside the black box. José Miguel Martínez Rico. 2012.

Fig. 10. Superficie envolvente de todos los vectores obtenidos de una malla concreta. Aitor Leceta Murguzur. 2012. Envelope surface of all the vectors obtained for a given mesh. Aitor Leceta Murguzur. 2012.

factor lumínico para un dispositivo tridimensional en una ubicación y posición definida. Para lograr esta simulación estamos usando el programa Radiance por la fiabilidad de sus cálculos demostrados mediante estudios2 y porque ofrece flexibilidad para analizar la información calculada. Diferenciaremos entre la radiación directa e indirecta para evaluar la importancia del color y reflectancia de la malla y su particular geometría. Simular el comportamiento de la energía solar térmica transmitida por un elemento de protección solar es una labor de mayor complejidad debido a que debemos considerar la energía absorbida y re-irradiada por el material y la disipación de energía por ventilación del espacio entre la protección solar y el vidrio. La simulación del movimiento del aire cálculos basados en dinámica de fluidos y su simulación por ordenador es de mayor lentitud y complejidad. De todos modos, el futuro desarrollo de plug-ins para programas de modelización ayudará en esta tarea. Simulación en laboratorio y ensayos de campo ARCHITECTURE AND CRISIS

radiation to assess the importance of the colour and reflectance of the mesh e its peculiar geometry. Thermal solar energy behaviour is difficult to predict. Considerations must be made regarding the energy absorbed and re-emitted by the device, and the heat relief due to ventilation in the gap between the device and the next façade layer (usually glass). Air movement simulation must be made using fluid dynamics theory which, even with computer calculations is a very slow process that often requires programming code writing. Anyway, future development of plug-in for modelling programs will help in this task. Laboratory simulations and field tests Laboratory simulations have two main constituents; the lamp and the sample holder. A rotary sample holder allows us to check several directions of radiation for the fixed lamp. For our tests we will place the sample-holder into a black box to avoid light pollution and we will introduce the lamp’s light from one side of the box and conduct it through a black tube 121


La simulación en laboratorio consta de dos componentes principales; la lámpara y el portamuestras. Manteniendo la lámpara fija, conseguimos comprobar diferentes direcciones de radiación mediante un portamuestras giratorio. Para evitar la contaminación lumínica se colocará el portamuestras dentro de una caja negra a la hora de hacer mediciones. Se introducirá la luz de la lámpara desde un lado de la caja y se conducirá a través de un tubo negro con el propósito de simular el nivel de paralelísmo de los rayos solares. La luz atravesará la malla con diferentes ángulos de incidencia controlados mediante la rotación de la malla alrededor de dos ejes, vertical y horizontal. Se usarán luxómetros y piranómetros con la intención de medir la radiación que ha traspasado la malla para así calcular los factores solar y lumínico (Fig. 9). Las pruebas de campo un día de cielo despejado son más adecuadas para la comprobación del factor solar de un dispositivo de control solar. Sin embargo, constantes cambios en la posición del sol, la claridad del cielo y el movimiento del aire implican variaciones en la cantidad de radiación y temperatura del lugar. Los resultados obtenidos de este modo serán limitados aunque útiles para validar los obtenidos mediante otros métodos. Para entender fácilmente los resultados obtenidos de las pruebas realizadas, se ha concebido una forma gráfica que los representa: para cada ángulo de incidencia de la luz en la malla se dibuja un vector. La dirección del vector es el ángulo de incidencia y su magnitud es el factor solar de la malla en dicha dirección. Los datos marcados en rojo en la tabla corresponden a la línea roja de la superficie envolvente. Esos datos se refieren al factor solar para una posición rotacional de la malla en el eje vertical de 30º con respecto a la horizontal y todas las posiciones de giro en el eje horizontal (Fig. 10).

Conclusiones y próximas tareas El desarrollo de productos innovadores ha sido inicialmente enfocado al desarrollo de nuevos materiales y procesos de transformación. En algunos casos, se puede conseguir un diseño más eficiente investigando en posibles mejoras de productos ya existentes. Este es el caso del metal expandido, un producto metálico inventado hace tiempo que ha sido introducido en el campo de la construcción sin una caracterización precisa. Partiendo de los métodos existentes para calcular la trayectoria solar, podremos calcular los ángulos de incidencia que el sol tendría a lo largo del año en una localización geográfica, orientación e inclinación específicas del cerramiento. De las tablas resultado de esta investigación elegiríamos los datos correspondientes a esos ángulos de incidencia calculados para obtener el factor solar medio del cerramiento. Esto puede ser posteriormente utilizado para obtener el rendimiento térmico y lumínico de fachadas con mallas 122

in order to simulate the sun’s parallel rays. The light will go through the mesh at different angles of incidence controlled by rotating the mesh on two axes. Well use luxometers and pyranometers to measure the radiation arriving and going through the mesh in order to calculate the sun and daylight factors (Fig. 9). Field tests on a clear sunny day are most suitable for testing the solar factor of a solar control device. Constant changes in the position of the sun, clearness of the sky and air movement will invoke changes to the amount of radiation and the temperature on site. The results obtained this way will be limited and useful to validate those obtained by previous methods. We have conceived graphic way to easily understand the results of the tests: for each angle of incidence of light in a mesh we can draw a vector. The direction of the vector is the angle of incidence and it’s magnitude is the solar factor of the mesh in that direction. The red line on the envelope surface is related to the red-checked data on the table. Those data are the solar factors for a rotation of 30º of the vertical axis of the sample holder and all the positions of the horizontal axis (Fig. 10).

Conclusions and next tasks The development of innovative products initially focused on developing new materials and new transformation processes. In some cases, a more efficient design can be achieved by researching into possible improvements of an already existing product. This is the case of expanded metal, a long ago invented metal product that has been widely introduced into the construction field without a precise characterisation. Existing methods for calculating solar paths or trajectories allow us to calculate the angles of incidence that the sun would have in a specific location and orientation of the façade. From the results of each test, we can calculate the average solar factor for a specified mesh, geographical situation and inclination. Which can then be used to obtain the thermal and luminance performance of facades with expanded metal meshes. Following on from this research, a software programme could be developed, that would generate the 3-D model of expanded metal mesh and calculate the solar and daylight factor of the device from specified geometrical parameters and position of a façade. We hope to complete soon that small contribution and, added to many other small contributions, help building a better environment.

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de metal expandido. Continuando con esta investigación, podrá desarrollarse un software, que pueda generar un modelo 3D de la malla de metal expandido y calcular el factor solar y lumínico del dispositivo especificando los parámetros geométricos y posición de la fachada.

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Herramienta de análisis del grado de industrialización de sistemas constructivos industrializados como medio hacia la sostenibilidad en la arquitectura actual Industrialization degree analysis assessment tool for building systems as a means of sustainability in nowadays architecture

Author/s: Sofía Melero Tur, Eva Martínez Paredes, F. Javier Neila González, Alfonso del Águila García, Alfonso García Santos. Institution or Company: Universidad Politécnica de Madrid

Abstract Industrialization in architecture can be understood as “the possibility of applying industrial production processes to building systems”. Since the beginning of the 20th Century this has become a first row topic. In crisis periods is when industrial processes have been optimized and have evolved, opening new paths for rationalization, industrialization and prefabrication. The main aim of the present paper is to determine “industrialization degree” of building systems nowadays. It has been established the indicators that define industrialization in building systems. These are organized in six big groups: design, manufacturing, on-site assembly, marketing, maintenance and sustainability. All these parameters with their groups are collected in a matrix called “industrialization degree analysis” for building systems. This matrix is converted in an assessment software tool for building systems industrialization degree analysis. The methodology followed for industrialization degree analysis not only clarifies the meaning of industrialized building systems nowadays, but also shows future industrialized architecture opportunities. ARCHITECTURE AND CRISIS

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Introducción

Introduction

La industrialización en arquitectura siempre ha sido un término no bien definido y muchas veces confundido con prefabricación. El llevar un proceso industrial a una actividad que “a priori” se contradice con la definición de industrialización, no es tarea fácil. El por qué la industrialización en el ámbito de la construcción no ha arraigado como en otros campos, como puede ser la industria del automóvil, puede ser debido a diversos factores1, entre los que se destacan tres:

Industrialization in architecture is a not well defined term and many times confused with prefabrication. It is not easy to apply an industrial process to an activity as architecture. Why industrialization has not settled down as in other fields, as automobile manufactures, can be because of different factors1. The three outstanding factors are:

- Factor económico: La industrialización del sector supone, en un primer momento, un aumento del coste de producción. A lo que hay que añadir que las inversiones en la edificación son aproximadamente: 35% (materiales); 35% (mano de obra); 30% (otros gastos)2; en el resto de las industrias la mano de obra no tiene porcentajes tan altos sobre el precio total y los presupuestos son prácticamente los costes reales finales. - Factores de “gestión del proceso”: En la industria es la misma entidad para todo el proceso, en la edificación este proceso está fragmentado: cliente, constructor, arquitecto, empresas subcontratadas, etc. Por lo que dificulta enormemente la cooperación y coordinación que hagan viable la industrialización del conjunto del proceso. - Factor humano y geográfico: La mano de obra no especializada, la multiplicidad de oficios y la fabricación “in situ” del producto hacen que las empresas constructoras sean pequeñas y numerosas. En otras industrias, en los momentos buenos económicamente, crece el tamaño la empresa, en la construcción crece el número de empresas. El origen de la industrialización en la arquitectura no está tan definido como en resto de procesos industriales. En 1920 Le Corbusier denominó la nueva casa como la “machine à habiter/máquina de habitar”3. Esta precursora idea de cómo debía ser la vivienda ya indicaba que la arquitectura debía preparase para su particular “revolución industrial”, abriendo paso a la racionalización, industrialización y prefabricación4. La diferencia entres estos tres conceptos cabe mencionarla. La Industrialización se entiende como “la posibilidad de aplicar procesos de producción industrial al proceso de sistemas constructivos” (desde diseño hasta demolición). La prefabricación de un sistema implica únicamente que llega a obra “premontado”. Y, por último, la racionalización comprende una ejecución cuidada tanto en obra como en fábrica; lo que significa que se ha estudiado el proceso para reducir incidencias y tiempos de ejecución y tener mayor control de calidad en el producto final. La prefabricación se impuso en el ámbito nacional como un modelo de ahorro en la construcción de viviendas en la postguerra. Lo que originó que durante mucho tiempo la prefabricación

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- Economic factor: The industrialization of a field supposes an increase in production cost. In addition, building investments are: 35% (materials); 35% (human labor); 30% (other costs)2. In other industries, human labor does not reach so high percentages of the total cost and budgets are almost the final actual costs. - Process management factor: In industry, there is one entity for the entire process; in building, this process is fragmented: customer, builder, architect, etc. Cooperation and coordination are more difficult, and thus industrialization of the whole process. - Human and geographic factor: No specialized human labor, multiplicity of trades and manufacturing the product “on site” make building companies small and numerous. Other industries grow in size in good financial times, building companies increase in number. Industrialization in architecture origins is not defined as in other industries. In 1920 Le Corbusier defined the new home as “machine à habiter/machine for living”3. This precursor idea showed that architecture should be prepared for its particular “industrial revolution”, opening the way for rationalization, industrialization and prefabrication4. The difference between these three concepts must be mentioned. Industrialization is defined as “the possibility of applying industrial process to the process of building systems” (from design to demolition). Prefabrication of a system only implicates “preassembled” before arriving at the building site. Finally, rationalization means careful execution on site and in the factory; which means the process has been studied to reduce incidents and improve productivity and final product quality control. In Spain, during the postwar period, prefabrication was commonly used to reduce housing building costs. This caused confusion between industrialization and prefabrication and both were negatively valued. J. Salas5 has analyzed housing industrialization evolution in Europe, giving an explanation to prefabrication fall by means of closed building systems. He distinguishes four periods: from 1950-1970: massive, euphoria and business; from 1970-1985: crisis and perplexity; from 1985-2000: demolitions and new prefabrication uses; from 2000 to nowadays: “subtle industrialization” consolidation (building with components). The “subtle industrialization” responds to the intensive use of manufactured “components” that provide levels of added value from industry

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se confundiese con industrialización y ambas adquiriesen connotaciones negativas por bastante tiempo. J. Salas5 realiza un análisis de la evolución de la industrialización de la vivienda en Europa; dando una explicación al declive de la prefabricación mediante sistemas cerrados y sus invariantes tecnológicas. Distingue cuatro períodos: de 1950-1970: masividad, euforia y negocio; de 1970 a 1985: crisis y perplejidad; de 1985 a 2000: demoliciones provocadas y nuevos usos de la prefabricación; desde el 2000 hasta hoy: consolidación de la “industrialización sutil” (la construcción con componentes). Para J. Salas esta “industrialización sutil” responde a la utilización intensiva de partes producidas industrialmente en serie (como por ejemplo las ventanas), que aportan cotas de valor añadido de procedencia industrial jamás conseguidas hasta el presente y que se incorporan a las obras con una decidida vocación de racionalización, pero que arrastran la asignatura pendiente de tener que responder a proyectos de construcción que aún están lejanos del espíritu de la industria. Por tanto, la industrialización hoy día no ha alcanzado los valores deseables y sólo se ha extendido en pequeños elementos del edificio. El interés e investigación en sistemas industrializados se ha venido dando desde principios de siglo XX a nivel nacional, europeo e internacional. Siendo un tema de primer orden, la pregunta que se plantea es por qué la dificultad de un mayor avance en sistemas industrializados en la construcción. La respuesta a esta pregunta está en el desarrollo y aplicación de la herramienta de análisis del grado de industrialización elaborada. Mediante su empleo se puede detectar los puntos fuertes y débiles de los sistemas analizados y, comparando resultados, de los sistemas constructivos en general. Por tanto, el objetivo principal es definir la industrialización de los sistemas constructivos. Para lo cual, se definen los indicadores que definen el grado de industrialización de un sistema, con los que se compone una matriz de análisis. Herramienta que permite evaluar el grado de industrialización de un sistema constructivo y permite definir las líneas de futuro hacia la industrialización.

Definición de los indicadores y de la matriz de índice de industrialización Los indicadores definidos son el resultado de establecer las características de un sistema constructivo industrializado. Éstos se agrupan bajo los criterios de Diseño, Fabricación, Montaje en obra, Comercialización, Mantenimiento y Sostenibilidad; que recogen todas las fases de creación, montaje y vida útil de un sistema. Grupo [1] Diseño: [1.1] Junta: seca o húmeda; [1.2] Universalidad de la junta: compatibilidad entre sistemas a nivel de junta; [1.3] Nivel de acabado: cómo llega a obra; [1.4] Peso; [1.5] Grado de compatibiliARCHITECTURE AND CRISIS

never achieved before. But it crawls the unresolved subject of respond to industrialized building projects. Therefore, nowadays industrialization has not reached yet the desirable values and it has only demonstrated in small building elements. Research on industrialized building systems has been the focus of increasing National, European and International interest. The question now is which are the difficulties for a greater progress on building industrialization. The answer to this question is on the development and application of the “industrialization degree analysis” tool for building systems. This tool helps us to identify strengths and weaknesses of the building systems. Therefore, the main aim is to define building systems industrialization. For which it has been defined the “industrialization degree indicators”. These indicators are integrated in a matrix analysis for industrialization evaluation of building systems. It also allows to specify future lines.

Definition of indicators and matrix for industrialization index. The defined indicators are the result of establish the characteristics of an industrialized building system. These are grouped in Design, Manufacturing, Site assembly, Marketing, Maintenance, Sustainability. They collect from creation to demolition of building systems. Group [1] Design: [1.1] Joint: dry or humid; [1.2] Joint universality: joint systems compatibility; [1.3] Finish level; [1.4] Weight; [1.5] Degree of compatibility with other systems; [1.6] Modulation degree: Closed or flexible; [1.7] Crossing: between building agents; [1.8] Design freedom: opened/closed system to possibilities. Group [2] Manufacturing: [2.1] Workers specialization level in factory; [2.2] Number of workers in manufacturing; [2.3] Specialized manufacturing machinery; [2.4] Mechanization degree in manufacturing process; [2.5] Digitalization degree in manufacturing. Group [3] Site assembly: [3.1] Workers specialization level on site; [3.2] Number of workers on site; [3.3] Specialized on site machinery; [3.4] Transport: special transport necessity; [3.5] Digitalization degree on site assembly; [3.6] Productivity: on site assembly speed; [3.7] Labor security: risks of on site building systems assembly. Group [4] Marketing: [4.1] Cost; [4.2] Market diffusion degree; [4.3] Geographic mobility: local/national/ european/international. Group [5] Maintenance: [5.1] Maintainability; [5.2] Ease of substitution or repair. Group [6] Sustainability: [6.1] Reuse (of components) [6.2] Recycle (of components); [6.3] Raw material: easy to find or not.

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dad con otros sistemas; [1.6] Grado de modulación: cerrada o flexible; [1.7] Transversalidad: entre agentes de la construcción; [1.8] Libertad en el diseño: sistema abierto o cerrado a posibilidades. Grupo [2] Fabricación: [2.1] Nivel de especialización de los operarios en fábrica; [2.2] Número de operarios que se requieren para la fabricación; [2.3] Maquinaria especializada para la fabricación; [2.4] Grado de mecanización del proceso de fabricación; [2.5] Grado de digitalización del proceso de fabricación. Grupo [3] Montaje en obra: [3.1] Nivel de especialización de los operarios en obra; [3.2] Número de operarios que se requieren para el montaje en obra; [3.3] Maquinaria especializada para el montaje en obra; [3.4] Transporte: la necesidad o no de un transporte especial; [3.5] Grado de digitalización en el proceso de montaje en obra; [3.6] Productividad: responde a la velocidad de montaje en obra; [3.7] Seguridad laboral: riesgos asociados al montaje en obra de los sistemas. Grupo [4] Comercialización: [4.1] Coste; [4.2] Grado de difusión en el mercado; [4.3] Movilidad geográfica: ámbito próximo (local) o lejano (internacional); Grupo [5] Mantenimiento: [5.1] Facilidad de mantenimiento: la necesidad de mantenimiento del sistema; [5.2] Posterior sustitución o reparación: la facilidad de reparación. Grupo [6] Sostenibilidad: [6.1] Reutilización: la posibilidad de reutilización de los componentes del sistema; [6.2] Reciclaje: la posibilidad de reciclaje de los

These indicators are integrated in the matrix analysis for industrialization degree evaluation of building systems. It is based on the total and partial addition of indicators values, obtaining group indexes and final index of industrialization degree. The results are shown in percentages to make easier results interpretation.

Building systems analyzed Building systems can be classified in one of the following families: Envelopes [A], Interiors [B], Structural [C], Facilities [D] y 3D systems [E]. The building systems analyzed are one of each family, classification followed in the matrix as well. These building systems are well known, so it is only shown a brief description of each system. [A] Envelopes family: Façade system of GRC panels. “Stud frame” panels, made of a 10mm sheet of G.R.C.© (Glass Reinforced Concrete) framed in a galvanized steel tubular metal frame. Total thickness is about 120mm. [B] Interiors family: Freestanding wall system. Interior light wall system made of plasterboards (15mm) with galvanized steel frame structure (thickness of 46 or 70mm). [C] Structural family: Reinforced concrete structural panels. Reinforced concrete panels for enclosure or structural capacity. The second option reduces on site assembly time. [D] Facilities family: Sanitary cells. Cells made of a steel frame structure with plasterboards moun-

Fig. 1. Matriz de índice de industrialización de sistemas constructivos. Industrialization index matrix for building systems. 128

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componentes del sistema. [6.3] Materia prima: si es de fácil recurso o no. Estos indicadores, bajo su agrupación correspondiente, son los que componen la matriz de análisis del grado de industrialización de sistemas constructivos desarrollada. Se basa en la suma total y parcial (por grupos) de los indicadores, de manera que se pueden obtener índices por grupos y el índice final de grado de industrialización de cada sistema. Los resultados son mostrados en porcentaje facilitando la lectura de los resultados.

ted on a reinforced concrete slab (generally 5cm). Cells arrive on site completely finished and ready to plug-in. [E] 3D systems family: Prefabricated modular Wood system for housing. 3D building system based on Wood structure and finishes. Prefabricated modules for a house are transported and assembled on site. The data collection necessary for the matrix indicators values was carried out by means of visits to factories and by surveys to workers and managers staff.

Sistemas constructivos analizados

Results analysis and interpretation

Los sistemas constructivos que componen un edificio pueden ser clasificados dentro de una de las siguientes familias: Envolventes [A], Interiores [B], Estructurales [C], Instalaciones [D] y Sistemas 3D (tridimensionales) [E]. Los sistemas sometidos a estudio han sido uno de cada familia, de esta manera cualquier sistema a analizar posteriormente queda clasificado dentro de su familia y entra a formar parte de la matriz ordenadamente en su lugar correspondiente.

The five described building systems have been analyzed with the industrialization degree index matrix obtaining the following results.

Como los sistemas constructivos corresponden a sistemas en el mercado conocidos, sólo se realiza a continuación una breve descripción de cada sistema. [A] Familia envolventes: Sistema de fachada mediante paneles de GRC. Los paneles serán del tipo “stud frame”, formados por una lámina de 10mm de G.R.C.® (Glass Reinforced Concrete) enmarcada en un bastidor metálico tubular de acero cincado, espesor total aproximado de 120mm. [B] Familia interiores: Sistema de tabique autoportante de PYL. Sistema de tabiquería interior ligera de placas de yeso laminado de 15mm (PYL), con estructura

According to the final score, [B] is the building system with highest industrialization degree, (self standing light wall system). The lowest is [E] building system (prefabricated modular wood system). In design group, [D] system obtains highest score, it allows any finish and interior elements variation. [E] system is the most inflexible. In manufacturing, [B] system has a good score because of its mechanized manufacture process. [D] system has a low score because the manufacture process is completely by human. In on site assembly, [B] has the best results because is an easy-to-assembly system, therefore it is widespread its use in buildings. [C] system has the worst results because it’s on site assembly is delicate and more specialized workers are needed. It also has less labor security.

Fig. 2. Imágenes de los cinco sistemas constructivos: [A], [B], [C], [D], [E]. (Fuente propia). Images of the five building systems: [A], [B], [C], [D], [E]. (Own source). ARCHITECTURE AND CRISIS

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de perfiles de acero galvanizado (46 o 70mm de ancho) de montantes cada 400mm y canales inferior y superior.

The [B] system is the best in marketing and [D] system the worst. This is due to possible rejection from potential users respect to sanitary cells.

[C] Familia estructurales: Sistema de paneles estructurales de hormigón armado. Paneles de hormigón armado prefabricados de cerramiento o con capacidad portante. Los segundos adquieren la doble función, disminuyendo el plazo de ejecución en obra.

[A], [B] and [C] systems have the same mark in maintenance. This is due to the design protocols from the companies, taking into account substitution and repair actions.

[D] Familia instalaciones: Células sanitarias. Las células están formadas por una estructura metálica, con placas de cartón yeso a ambas caras, montada sobre una losa de hormigón armado (5cm por lo general). Los módulos vienen completamente acabados y equipados a obra, listos para su colocación sobre el forjado y para ser conectados. [E] Familia sistemas 3D: Sistema prefabricado modular de madera para viviendas. Sistema de construcción en tres dimensiones basado en estructura y acabados de madera. Se prefabrican los módulos necesarios que conforman la vivienda, se transportan por separado y se montan en su emplazamiento final. Hay variedad de modelos. La recogida de datos para la calificación de cada uno de los indicadores de la matriz se realizó mediante visitas a las fábricas y la realización de encuestas a encargados y trabajadores en plantilla.

Análisis e interpretación de resultados Los cinco sistemas constructivos descritos se han analizado mediante la matriz de índice de grado de industrialización obteniendo los siguientes resultados (Fig. 3).

In sustainability the best mark is again for [B] system and the worst one for [A] system. Sustainability is the unresolved subject from most of building systems due to is the group with lowest marks. Finally, [B] system is the one with highest scores for most of the groups but for design. Therefore, as it was shown in figure 3, is the building system with higher industrialization degree. In addition, picking up global marks, all building systems analyzed have good scores, as there are all above 60%.

Conclussions The “industrialization degree analysis tool” has defined industrialization for building process, taking into account from from design to demolition. This tool not only allows having an industrialization index for a building system, but also systems comparisons. Therefore, future lines of industrialization improvement for any building system analyzed can be established. At the moment, each indicator is being developed by the definition of a sort of parameters that clarifies

Según la puntuación total obtenida el sistema que mayor índice de industrialización presenta es el [B], sistema de panel ligero autoportante; el que menor, el sistema [E], sistema prefabricado de viviendas de madera. En el grupo de diseño, el sistema [D] es el que obtiene una más alta puntuación, permite cualquier acabado y disposición interior de sus elementos. El sistema [E] resulta el sistema más rígido desde el punto de vista del diseño. En cuanto a la fabricación, el sistema [B] obtiene la más alta puntuación, al ser un sistema con alto grado de mecanización; el sistema [D] es el de menor puntuación, debido al bajo grado de mecanización de su cadena de montaje. En el montaje en obra el que obtiene la mayor puntuación es de nuevo el sistema [B], es un sistema de sencillo montaje en obra, lo que hace que su uso esté muy extendido. La puntuación más baja es para el sistema [C] ya que su montaje es delicado, requiere de mayor especialización y la seguridad laboral es menor.

Fig. 3. Resultados del índice del grado de industrialización. Industrialization degree index results.

and precise each of them. It is not only an analysis tool for building systems but also a design support tool for the building agents. Industrialization is one of the pillars to sustainability in architecture. Controlling the whole building process (“from cradle to the grave”) can be optimized each phase of it, from manufacture residues to recycling or reuse of the system components. Therefore it is also a tool for sustainability in architecture.

El sistema con mayor comercialización es el [B] y con la menor el [D]; este último debido al posible re-

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chazo previo que los posibles usuarios muestran con respecto a las células sanitarias. En el grupo mantenimiento los sistemas [A], [B] y [C] obtienen la misma puntuación. Las empresas de los tres sistemas han establecido en sus bases de diseño protocolos de sustitución.

Acknowledgements To the companies for their support and contribution to this research: Preinco, PLADUR, Indagsa, SEIS and ABS.

En sostenibilidad el valor más alto es para el sistema [B] y el más bajo para el sistema [A]. La sostenibilidad se plantea como la asignatura pendiente para la mayoría de los sistemas constructivos; ya que, como se puede ver en la figura a continuación, es el grupo con puntuaciones más bajas.

Fig. 4. Resultados del índice del grado de industrialización por grupos. Industrialization degree index results by groups.

Finalmente, el sistema [B] es el que obtiene puntuaciones más altas para todos los grupos a excepción de diseño. Por consiguiente, como ya se vio en la figura 3, es el que mayor índice de grado de industrialización total tiene. Retomando los valores totales obtenidos de índice de grado de industrialización, se puede confirmar que todos los sistemas evaluados obtienen índices de grado de industrialización aceptables, por encima del 60%.

Conclusiones El desarrollo de la herramienta de análisis de grado de industrialización ha permitido definir el término industrialización para los procesos edificatorios, teniendo en cuenta todo el proceso, desde el diseño hasta el fin de la vida útil del sistema constructivo. Dicha herramienta permite no sólo dar un índice de grado de industrialización a un sistema sino realizar comparativas entre sistemas. Por consiguiente, se pueden establecer las posibles líneas de mejora de cualquier sistema constructivo que se someta a análisis. Actualmente, se está definiendo para cada uno de los indicadores una serie de parámetros que dotan a cada uno de mayor exactitud, precisión y objetividad. Es una herramienta no sólo de análisis de un sistema constructivo sino de ayuda al diseño para los distintos agentes que intervienen en el proceso constructivo. ARCHITECTURE AND CRISIS

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La industrialización es uno de los pilares hacia la sostenibilidad en la arquitectura; en el control del proceso, desde la fase de diseño hasta el fin de su vida útil, se pueden optimizar tanto los residuos de fabricación y montaje como el posterior reciclaje o reutilización de los componentes del sistema. Por lo tanto es también una herramienta hacia la sostenibilidad en la arquitectura.

Agradecimientos A las empresas que han colaborado para la realización del estudio: Preinco, PLADUR, Indagsa, SEIS y ABS.

Bibliografía Bibliography 1 J. Salas Serrano. Alojamiento y tecnología: ¿industrialización abierta? Instituto Eduardo Torroja de la Construcción y el Cemento, Madrid. 1981. ISBN: 847292311-8. 2 A. del Águila García. Industrialización de la edificación de viviendas. Mairea Libros, Madrid. 2006. ISBN: 849347113-5. 3 Cassinello, P. “Eduardo Torroja y la industrialización de la “machine à habiter” 1949-1961”. Rev. Informes de la Construcción, Vol. 60, 512 (2008). Ed. Instituto Torroja. ISSN: 0020-0883. 4 Monjo Carrió, J. “La evolución de los sistemas constructivos en la edificación. Procedimientos para su industrialización”. Rev. Informes de la Construcción, Vol. 57, 499-500 (2005). Ed. Instituto Torroja. 5 Salas, J. “De los sistemas de prefabricación cerrada a la industrialización sutil de la edificación: algunas claves del cambio tecnológico”. Rev. Informes de la Construcción, Vol. 60, 512 (2008). Ed. Instituto Torroja. ISSN: 0020-0883. 6 AA.VV. Industria y arquitectura. Pronaos, Madrid. 1991. ISBN: 848594111-X. 7 P. Chemiller. Industrialización de la construcción: los procesos tecnológicos y su futuro. Editores Técnicos Asociados, Barcelona. 1980. Depósito legal: B 11503-1980. 8 Información técnica de las empresas de sistemas constructivos: Preinco (Sistema de fachada mediante paneles de GRC), PLADUR (Sistema de tabique autoportante de PYL), Indagsa (Sistema de paneles estructurales de hormigón armado), SEIS (Células sanitarias), ABS (viviendas prefabricadas de madera). 132

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Redes Energéticas 2.0 Sostenibilidad en redes energéticas y redes TIC Energy Networks 2.0 Sustainability in energy networks and ICT networks

Author/s: Iñaki Mendizabal Miguelez, Maria Aranjuelo Fernández Miranda Institution or Company: UPV/EHU

Abstract It is increasingly clear that we need a new economic logic can take us to a future more equitable and sustainable. A new economic logic will generate new models of Exchange of goods, including and especially energy. Our civilization is not the first great civilization, which has historical knowledge that will face an energy crisis, but it is the first that the crisis has forecast that far ahead. The technology available today allows us to suggest a new model of energy distribution,in which energy producers and consumers share in the same manner now exchange information. For this Exchange to be satisfactory should be done very easy for users. A smart grid supported by ICT services is the tool to manage the Exchange energy efficiently while sharing information between users for continuous improvement of supply. The management model that we consider more suitable to apply for these energy communities is surprisingly old: the ‘commons’ one. A commons is the way of expressing a concept as old as human communities: some goods belong to everyone, and must be actively protected and managed... (such as energy). ARCHITECTURE AND CRISIS

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Introducción

Introduction

El agotamiento y consiguiente encarecimiento que están sufriendo las grandes fuentes energéticas existentes en nuestro planeta, como son el carbón, el petróleo o el gas natural, es una dramática realidad de la que se está intentando concienciar a la población desde hace décadas. La búsqueda de fuentes alternativas viene produciéndose sin parar mediante la utilización de energías renovables, como la energía eólica, solar o geotérmica.

The depletion and consequent increase that big existing energy sources such as coal, oil or nature gas are suffering in our planet is a dramatic fact of which some want to make population be aware from decades ago. The alternative sources search is being produced without stopping by the renewable energies use such as wind, solar and geothermal energy.

Las energías tradicionales tienen una vida limitada que parece toca a su fin a medio plazo mientras que las energías alternativas suponen por ahora un elevado coste de implantación. Esta situación se irá agravando teniendo en cuenta que el consumo energético seguirá aumentando y la economía mundial atraviesa una profunda y larga crisis (Fig. 1).

Traditional energies have a limited life that seems to end in the near future while alternative energies suppose a big implementation cost for now. This situation will get worse taking into account that energy consume will keep growing and the world economy faces a deep and long crisis (Figure 1).

Fig. 1, Publicada por el diario Der Spiegel en 2009. Published by the Diary ‘Der Spiegel’ in 2009.

La energía: el talón de Aquiles de la civilización industrial

Energy: The Achilles heel of industrial civilization

Nuestra civilización no es la primera gran civilización, de la que se tenga conocimiento histórico que se va a enfrentar a una crisis energética. Pero si es la primera que lo haga asociada a un aumento de la temperatura global debido a las emisiones de gases de efecto invernadero y contaminantes (CO2, CFC’s,NOx, etc.) con efectos devastadores sobre la biosfera. Y también es la primera que tiene previsiones sobre la crisis a tan largo plazo. Es normal que la sociedad responda con despreocupación al anuncio de un futuro cambio de sus circunstancias. Sabemos por ejemplos pasados que la indiferencia de un colectivo conlleva sin remedio a la desintegración del mismo.

Our civilization is not the first great civilization from which there is historical knowledge that is going to face an energy crisis. But it is the first one that is going to do it associated to an increase in the global temperature because of the greenhouse gases and pollutants emissions (CO2, CFC’s, NOx, etc.) with devastating effects over the biosphere. And it is also the first one that has forecasts about the crisis in such a long term. It is common that society responds to the announcement of a future change in its circumstances with lack of concern. Because of past examples, we know a collective indifference supposes a hopeless disintegration of itself.

Los recursos energéticos no sostenibles como el petróleo, el gas, el uranio o el carbón, cubren el 86% de nuestras necesidades de energía. Nuestro planeta ha tardado 300 millones de años en formar estos combustibles fósiles, y la formación de nuevo combustible fósil es simplemente inviable. La Tierra desde el punto de vista termodinámico es un siste134

Unsustainable energy resources such as oil, gas, uranium or coal, cover the 86 per cent of our energy needs. Our planet has taken 300 million years to form these fossil fuels, and the formation of a new fossil fuel is simply unviable. From the thermodynamic point of view the Earth is a close system, it receives solar energy from which one part is absorbed and the other part is diffused in the space, it doesn’t

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ma cerrado, recibe energía del Sol de la que parte es absorbida y parte es dispersada en el espacio, no intercambia materia con el espacio y lo que es vital: la energía solar no produce materia por si misma. De lo anterior se deduce que la Tierra posee una cantidad finita de materia, una parte de la cual es aprovechable energéticamente.

exchange matter with the space and what is vital: solar energy doesn’t produce matter by itself. Regarding the preceding, it is deduced that Earth owns a finite amount of matter, one part of which is energetically usable. In 2000 a citizen from any of the G7 countries consumed an average of 3600 kilos of oil, 2130 kilos of Figura 2, elaborada con los datos del IDAE de 2007. Elaborated with 2007 IDAE data.

Un ciudadano perteneciente a cualquiera de los países del G-7 en el año 2000, consumía anualmente de media unos 3.600 kilos de petróleo, 2.130 kilos de gas natural, 2.336 kilos de carbón y 0,04 kilos de uranio. Mientras que la mitad de la humanidad todavía utiliza la madera y los residuos animales o agrícolas como combustibles1. Si como propone W. Youngquist2 calculáramos el precio de un barril de petróleo (30 € en el año 2000) por la energía que contiene y la pagáramos al mismo precio que se pagaba el trabajo humano en el mismo año (6 €/h), hubiera costado unos 54.000 €/barril. Si pasamos a analizar exclusivamente el ámbito que nos ocupa, la edificación residencial, y según los datos publicados por el I.D.A.E. sobre el año 2007 (Fig. 2), resulta que la edificación residencial es la responsable del casi el 20% de la factura energética del país: 336.281.450.000 Kw/h al año de los cuales el 76,4% corresponden a calefacción y agua caliente sanitaria. Es necesario indicar que el Código Técnico de Edificación, entró en vigor en marzo de 2006 por lo que en el momento de recogida de datos no existían edificios terminados que hubieran sido ejecutados con la nueva Normativa (Fig. 3 y 4). Para entender los objetivos de eficiencia y ahorro energético debemos referirnos a las estrategias marcadas por el Libro Verde de las Energías Renovables3 para la Comunidad Europea, ya que a raíz de ellas se redactaron el nuevo Código Técnico de la Edificación y la revisión del Reglamento de las Instalaciones Térmicas en Edificios que imponen el cumplimiento de unos mínimos de eficacia y ahorro energético. En este sentido, la Unión Europea aprobó la Directiva 93/76/CEE y posteriormente la 2002/91/CE en la que obliga a los Estados miembros a fijar unos requisitos mínimos de eficiencia energética para los edificios nuevos y para grandes edificios existentes que se reformen, producto de las cuales es el C.T.E. El objetivo del documento es una reducción media de la demanda de calefacción en un 25% en relación con la situación de 2006 mediante el aumento en la exigencia del nivel de aislamiento en la envolvente del edificio. ARCHITECTURE AND CRISIS

natural gas, 2336 kilos of coal and 0.04 kilos of uranium annually. While half of humanity still uses wood and animals or agricultural wastes as fuels1. As W. Youngquist2 proposes, if we calculated the price of an oil barrel (30 € in 2000) times the energy it contains and we paid the same price that human work was paid during the same year (6 €/h), it would have cost over 54.000 €/barrel. If we exclusively analyze the field we address, residential building, and according to data published by I.D.A.E. about 2007 (Figure 2), residential construction results to be responsible for almost 20 per cent of the country energy bill: 336.281.450.000 kW/h per year; 76.4% of them go to heating and hot water. It is necessary to indicate Technical Building (current Regulations in Spain) came into effect in March 2006, so in the moment of data collection there were not completed buildings which had been built according to new Regulations (Figures 3 and 4). To understand energy efficiency and saving aims we should refer to strategies marked by the Green Book of Renewable Energies3 for the European Community, since the new Technical Building Code (C.T.E.) and the Review of Thermal Services in Buildings Regulations that impose energy efficiency and saving minimum requirements, were drawn up because of them. In that sense, European Union approved 93/76/CEE Directive and later, 2002/91/CE where Member States are required to fix energy performance minimum requirements for new buildings and for big existing buildings that are renovated. The C.T.E. is a product of them. The aim of the document is an average reduction of a 25% in the heating demand according to the situation in 2006 by the insulation level for the building envelope requirement increase. The C.T.E. minimum requirement reduces a 45% the energy demand in new dwellings, but current technology allows reductions of more than a 75% of a dwelling energy waste applying passive solar architecture and other techniques. They are dwellings that have such a low energy demand that it can be totally covered by renewable sources, and even ge135


La exigencia mínima del C.T.E. viene a reducir un 45% la demanda energética en las viviendas de nueva construcción, pero la tecnología actual permite realizar reducciones de más del 75% del gasto energético de una vivienda aplicando las técnicas de la arquitectura solar pasiva y otras. Son viviendas que tienen una demanda tan baja de energía que puede ser cubierta íntegramente por fuentes renovables, e incluso generar excedentes de energía que puedan ser vendidos a otra vivienda.

Fig. 3

Smart City and distributed generation The chance of each user or users community having an own little power plant no CO2 emitter, obviously threatens the control position that power stations have enjoyed for a long time (Figure 5). Their central model emerged during the fossil fuels age becomes obsolete in view of what is called ‘distributed gene-

Fig. 4

Ciudad inteligente y generación distribuida La posibilidad de que cada usuario o comunidad de usuarios disponga de una pequeña planta de energía propia no emisora de CO2, evidentemente amenaza la posición de dominio que han disfrutado durante largo tiempo las centrales energéticas (Fig. 5). Su modelo centralizado surgido durante la era de los combustibles fósiles queda obsoleto ante lo que se ha comenzado a llamar “generación distribuida”4, en la que el usuario final no sólo consume sino que genera energía, con la posibilidad de conectarse a redes de intercambio de energía “de igual a igual” [peer to peer] similares a la red de intercambio de información: la World Wide Web (Fig. 6). En esta tesitura, Félix Guattari desarrolla un concepto ampliado de la lógica “eco” que define como ecosofía: “una articulación ético-política entre los tres registros que son el medio ambiente, el de las relaciones sociales y el de la subjetividad”5. Con la enunciación de estas tres ecologías, lo que aparece ante nosotros es un sistema más complejo para la acción, que ensancha nuestra mirada sobre la realidad. Se trata de un concepto ampliado de ecología 6 que nos confronta a una simultaneidad de territorios de lo ecológico, lo tecnológico y lo social. El modelo de red energética inteligente sigue el modelo de distribución propio de las redes digitales: en vez de la generación masiva de electricidad, se atomiza la generación tanto en la posición de las fuentes como en su tipo, se interconectan y se aproximan al lugar de consumo. Podemos imaginar que la inte136

nerate energy exceeds that can be sold to another dwelling.

ration’ 4, where the final user not only consumes but also generates energy, with the change of connecting to peer to peer energy exchange networks similar to information exchange networks: the World Wide Web (Figure 6). In this tessitura, Félix Guattari develops a concept extended from the logic that defines as Ecosophy: ‘an ethical-political articulation between three registers which are environment, social relationships and subjectivity’ 5. With the description of these three ecologies, a more complex system for the action that makes us look at reality more deeply appears before us. It is about an extended concept of ecology 6 that faces us up to a simultainety of ecological, technological and social territories. The intelligent energy network model follows the distribution model, characteristic of digital networks: instead of massive electricity generation, the generation is atomized in both sources position and their kinds, they are interconnected and approached the place of consumption. We could figure out the integration of energy distribution networks, renewable sources, accumulation systems, telecommunications networks and intelligent systems configures an intelligent energy network for a joint ownership. An interconnected system of management and communication technologies with energy generation, transfer and distribution technologies. Applying the logic of the Web 2.0 enables co-owners to become energy producers, distributors and consumers, and manage and adapt their consumptions according to available

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gración de las redes de distribución de energía, las fuentes renovables, los sistemas de acumulación, las redes de telecomunicaciones y los sistemas inteligentes configure una red de energía inteligente para la comunidad de copropietarios. Un sistema interconectado de tecnologías de gestión y comunicación con tecnologías de generación, transmisión y distribución de energía. Aplicando la lógica de la web 2.0, se posibilita con facilidad a los copropietarios a convertirse a la vez en productores, distribuidores y consumidores de energía, y a gestionar y a adaptar sus consumos según la información disponible en tiempo real, acompañado por una superior calidad de la energía en cuanto a estabilidad en el suministro. Actualmente es obligatorio justificar un porcentaje mínimo de aporte energético de fuentes renovables sobre la demanda anual en todos los edificios de vivienda de nueva construcción y en los de gran tamaño que se rehabiliten. De las tecnologías aplicables a las fuentes de energía renovable las más indicadas para ser incluidas en uso de vivienda son las siguientes: - Colectores solares térmicos. - Colectores solares termodinámicos. - Colectores fotovoltaicos. - Colectores geotérmicos. - Pilas de combustible hidrógeno obtenido por medios renovables. Las cuatro primeras alternativas son de aplicación común, mientras que la quinta plantea la posibilidad de almacenar energía para su posterior uso doméstico utilizando la molécula de hidrógeno como medio de almacenar energía3. El complemento ideal de estas fuentes energéticas es un sistema inteligente que permita aumentar su rendimiento, así como la eficiencia en el gasto. Esto se consigue con la “integración” de los diferentes sistemas implicados (generadores y consumidores) y en este contexto es donde un Sistema Inteligente basado en redes TIC integrado en las viviendas puede aportar toda su eficacia con la gestión automatizada de todo el proceso haciendo cómoda y atractiva la solución: - Gestión de los equipos de generación. - Gestión de los equipos de almacenamiento. - Control de las redes de distribución. - Gestión del intercambio o compra/venta de energía a otras redes. - Optimización del consumo en las zonas comunes. - Optimización del consumo en los equipos domésticos finales y del control ambiental doméstico. - Limitación de picos de consumo individual y colectivo.

information in real time, accompanied by an energy superior quality regarding the stability in supply. Nowadays it is compulsory to justify a minimum renewable sources energy contribution percentage over annual demand in every new construction and major renovations residential buildings. From applicable technologies to renewable sources the most indicated to be included in home use are the following: - Thermal solar collectors. - Thermodynamic solar collectors. - Photovoltaic collectors. - Geothermal collectors. - Hydrogen obtained from renewable resources fuel cells. The first four alternatives are used for common application, while the fifth one creates the possibility of storing energy for its home use using the hydrogen molecule as means of storing energy3. These energy sources ideal complement is an intelligent system that enables to increase its performance as well as the waste efficiency. This is got by the ‘integration’ of the different involved systems (generators and consumers) and it is in this context where an Intelligent System based on ICT networks integrated at homes is able to provide all its efficiency with all the process automated management making the solution comfortable and attractive: - Generation equipments management. - Storage equipments management. - Distribution networks control. - Energy exchange or buy/sell to other networks management. - Common areas consumption optimization. - Final home equipments consumption and home environmental control optimization. - Individual and collective consumption limitation. - Energy invoice management for each joint owner and outside networks. In Spain current regulations already regulate certain aspects of these kinds of networks but it doesn’t refer to them specifically. According to the Royal Decree 841/2002, it was aimed to add its production to the network to be able to go to market (receiving an incentive over the market price that crisis has required to put off in 2012), but with some conditions according to its power: - Power > 50 MW, compulsory offer to market as an independent unit. - Power ≤ 50 MW, optional offer to market by surplus energy added to the network, made as independent units or through an agent.

- Gestión de la facturación de la energía a cada copropietario y a redes exteriores. ARCHITECTURE AND CRISIS

137


La Normativa actual en España regula ya ciertos aspectos de estos tipos de redes pero no se refiere a ellos específicamente. Con el R.D. 841/2002 se buscó agregar su producción a la red para poder acudir al mercado (recibiendo una prima sobre el precio de dicho mercado y que la crisis ha obligado en 2012 a suspender temporalmente), pero con condiciones según su potencia: - Potencia > 50 MW, oferta obligatoria al mercado como unidad independiente. - Potencia ≤ 50 MW, oferta al mercado opcional por la energía excedentaria vertida a la red, realizada como unidades independientes o a través de un agente vendedor. - Potencia ≤ 5 MW, oferta al mercado opcional por la energía excedentaria vertida a la red, pero siempre a través de un agente vendedor común con otros generadores.

- Power ≤ 5 MW, optional offer to market by surplus energy added to the network, but always through an agent shared with other generators. For example, surface required by a photovoltaic panels field with current technology to achieve 5 MW (20 Ha without solar monitoring or 1000 m2 with solar monitoring), allow us to figure out the size of necessary installations and the only available option for an energy community in practice consists of adding its surplus energy poured into the network to the other little generators one and operate through a shared agent (Fig. 7). Anyway, the most interesting thing about renewable energy created by an energy community is its consumption or accumulation onsite, either in common areas lighting, or producing hot water, low temperature heating, etc., overlapping to supplied energy by distribution companies.

Management Model

La superficie que requiere, por ejemplo, un campo de paneles fotovoltaicos con la tecnología actual para alcanzar los 5 MW (20 Ha sin seguimiento solar o 1.000 m2 con seguimiento solar), nos permite hacer una idea del tamaño de las instalaciones necesarias, y que la única opción disponible en la práctica para una comunidad energética consiste en agregar su energía excedentaria vertida a la red con la de otros pequeños generadores y operar a través de un agente vendedor común (Fig. 7). De todas maneras, lo más interesante de la energía renovable generada en el ámbito de una comunidad energética es su consumo o su acumulación “in situ”, bien en el alumbrado de zonas comunes, bien produciendo agua caliente sanitaria, calefacción a baja temperatura, etc., solapándose con la energía suministrada por las compañías distribuidoras.

The management model that we consider more suitable to apply for these energy communities is surprisingly old: the ‘commons’ one. A commons is the way of expressing a concept as old as human communities: some goods belong to everyone and must be actively protected and managed for the common good; we hope to use and leave them to future generations (woods, water, etc.). The best thing a commons provides is that better results are achieved with worse infrastructures, thanks to a management system optimized over time and not having the restraint of excessive regulations created by authorities. It isn’t known a clear limit about how far commons legal regulation should go, but it is known that if it is excessive it will limit its use and commons will stop being useful due to being too specific: it has become an anti-commons, something non-operative.

Modelo de gestión

Anyway, users will be energy commons ‘commissioners’ thanks to a communications infrastructure (ICT network) in parallel that allows and promotes knowledge flow between them. Communications between co-owners are deliberation, discussion, adding information and making decisions mechanisms bet-

El modelo de gestión que consideramos más indicado a aplicar para estas comunidades energéticas es curiosamente antiguo: el “procomún”. Un procomún es la manera de expresar un concepto tan antiguo como las comunidades humanas: algunas cosas per-

Fig. 5 138

Fig. 6 EUROPEAN CONFERENCE ON ENERGY EFFICIENCY AND SUSTAINABILITY IN ARCHITECTURE AND PLANNING


tenecen a todos, y deben ser activamente protegidas y gestionadas por el bien común, las cuales se espera aprovechar y legar a las generaciones futuras (bosques, agua, etc.). Lo mejor que aporta un procomún es que se obtienen mejores resultados con peores infraestructuras, gracias a un sistema de gestión optimizado con el tiempo y que no padece el freno de la excesiva regulación propiciada por autoridades de carácter general. No se conoce un límite claro de hasta donde debe llevar la regulación legal de un procomún, pero si se sabe que si es excesiva limita su uso y el procomún deja de ser útil por específico: se le ha convertido en un “anticomún”, algo inoperativo.

ween individuals. Therefore, the communications network and the Web area are the ones which are going to provide future energy community-network with the capability of self-organization and self-management, since it is known that people capability to govern themselves is much bigger than they think. The collaborative construction of an ‘Energy community 2.0’ based on an open code philosophy, sharing designs and practices, searching cheap and fast solutions, is possible and is attractive because of the interaction between users.

En todo caso, los usuarios serán los “comisarios” del procomún energético gracias a una infraestructura de comunicaciones (red TIC) en paralelo que permite y fomenta el flujo de conocimiento entre ellos. Las comunicaciones entre copropietarios son mecanismos de deliberación, discusión, agregación de información y toma de decisiones entre individuos. Por lo tanto, la red de comunicaciones y el entorno web son los que van a dotar a la futura comunidadred energética de capacidad de auto-organización y auto-gestión, pues sabido es que la capacidad de las personas para autogobernarse es mucho mayor de lo que ellas mismas creen. La construcción colaborativa de una “Comunidad energética 2.0” basada en una filosofía de código abierto, compartiendo diseños y prácticas, buscando soluciones baratas y rápidas, es factible y tiene el gran atractivo de la interacción entre usuarios.

Fig. 7

Bibliografía Bibliography 1. POINTING,C. “Una historia verde del mundo”. Ed. Paidós. Barcelona. 1992.

4. RIFKIN, J. “The Hydrogen Economy”. Penguin Putnam Inc. New York. 2002.

2. YOUNGQUIST, W. “GeoDestines: The inevitable control of Earth resources over nations and individuals”. National Book

5. GUATTARI, F. “Las tres ecologías”. Ed. Pretextos. Valencia. 1990.

Company. Portland OR. 1997.

6. BLASCO ESQUIVIAS, B. “La casa. Evolución del espacio doméstico en España”. Ediciones El Viso. Madrid. 2006.

3. Disponible en : http://europa.eu/scadplus/leg/es/lvb/ I27018.htm ARCHITECTURE AND CRISIS

139


140

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Nueva visión para la mejora de la eficiencia energética de edificios residenciales en zonas urbanas existentes A new vision for improving the energy efficiency of residential buildings in existing urban areas.

Author/s: Xabat Oregi Isasi, Patxi Hernández Iñarra, Eneko Arrizabalaga Uriarte, Lara Mabe Gómez, Beatriz Sánchez Sarachu. Institution or Company: TECNALIA RESEARCH & INNOVATION

Abstract The importance of energy efficiency in existing buildings and the need for refurbishment appear as key elements in different European regulations. In the same way, there concern about the environmental impact of the products used in refurbishment projects is increasing. Therefore, following those two points, we will carry out the analysis of a refurbishment project of a building of the seventies which is located in the district of Amara, San Sebastian. Once the results are interpreted, as a third point there is a proposal of new strategies for refurbishing and a new view regarding the performance level. ARCHITECTURE AND CRISIS

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Introducción

Introduction

La nueva sostenibilidad urbana y su futura rehabilitación requieren un replanteamiento profundo. Es en las ciudades donde se va a librar la gran batalla del desarrollo sostenible, ya que los movimientos de población desde las zonas rurales a la ciudad parecen imparables. La mitad de la humanidad reside en las ciudades, pero esta dramática transición está lejos de terminar, aumentado dramáticamente el movimiento de población en los próximos 40 años, llegando a alcanzar el 70 % para el año 20501.

The new urban sustainability and its future rehabilitation require an important change. It is in cities where the great battle of sustainable development is going to take place. Population movements from rural areas to the city seem unstoppable. Half of humanity is living in cities, but this dramatic transition is far from over. Globally, urbanization levels will increase dramatically in the next 40 years reaching 70% by 20501. To this fact must be added the large number of existing buildings in our cities. The current amount of buildings constructed in Spain is made up of about 10 million buildings, of which nearly 9 million and a half are residential, which gather a total of 25 millions of dwellings. Nearly about 60% of all dwellings were built before 1980, before the first rules regulating the energy efficiency of buildings, which were aimed at providing them with thermal insulation.

A este dato hay que añadirle la gran cantidad de edificios existentes en nuestras ciudades. En España, el parque edificatorio construido actual2 está formado por cerca de 10 millones edificios, de los que casi 9 millones y medio son residenciales, que reúnen un total de 25 millones de viviendas. Cerca de un 60% del total de viviendas fueron construidos antes de 1980, antes de las primeras normas destinadas a regular la eficiencia energética de los edificios, las cuales estaban orientadas a dotarlos de aislamiento térmico. A todo esto hay que añadirle el elevado consumo energético del sector residencial en España. Debido a la importancia que reviste su demanda energética, es un sector clave en el contexto energético nacional actual, que en términos de consumo total y de consumo eléctrico asciende respectivamente a un 17% y 25% a nivel nacional, y al 25% y 29% a nivel de la UE27. En el ámbito nacional, diversos factores como los hábitos de consumo, el aumento de los equipamientos dentro de las viviendas, propiciado por los incrementos de la capacidad de poder adquisitivo y una mejora del nivel de vida, hacen preveer unas tendencias futuras al alza en cuanto a la demanda energética. Por ello, se trata de cambiar o transformar nuestro modelo de producción y consumo energético actual de las ciudades (transporte, residuos, edificación…) de manera que redefinamos el concepto de progreso y bienestar. Ante este incremento de los consumos, centrándose únicamente en el ámbito de la edificación, la importancia de la eficiencia energética de edificios existentes y la necesidad de rehabilitación figuran como un elemento clave en diferentes normativas como el EU Energy Action Plan y la Refundición de la Directiva de Eficiencia Energética en Edificación3, aumentando las exigencias energéticas de rehabilitación van a tender a ser cada vez más estrictas.

Ejemplo del estudio Este trabajo presenta un análisis de un edificio existente y una nueva visión respecto a las estrategias energéticas para la mejora de las edificaciones existentes del barrio de Amara en Donosti, donde la mayoría de los edificios son bloques residenciales de los años 1970.

142

To all this must be added the high energy consumption in the residential sector in Spain. It is a key sector in the current EU and national energy context due to the importance of energy demand, which in terms of total consumption and electricity consumption amounted respectively to 17% and 25% at national level and 25% and 29% at EU27 level. At national level, several factors such as the increase of homes, consumption patterns, the increase of equipment, led by increases in the capacity of purchasing power and better living standards, suggest future upward trends as for the representative residential sector in the energy demand. It’s about changing or transforming the pattern of production and energy consumption of the cities (transport, waste, building...) so that we can redefine the concept of progress and welfare. The importance of energy efficiency in existing buildings and the need for refurbishment appear as key elements in different regulations such as the EU Energy Action Plan and the Recasting of the Directive on Energy Efficiency in Buildings, so the energy requirements for refurbishment will tend to be increasingly stringent.

Case Study This paper presents a comparison of different energy upgrading strategies for Amara neighbourhood in San Sebastian, Spain, where the most typical buildings are apartments from 1970s and 1980s. Climate Analysis San Sebastian is one of the rainiest cities in Spain, where the annual average temperature is 14 °C. In summer, the daily average temperature is below 20 °C, so it isn’t necessary any cooling system, provided that solar shading systems are projected, as well as night cooling and good insulation in walls. Otherwise, in winter, the daily average temperature is about 10 °C, what will require the presence of heating systems, whose consumption can be signifi-

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Análisis climático San Sebastián es una ciudad de clima oceánico y una de las ciudades más lluviosas de España, donde la temperatura media anual ronda los 14º C. En verano la temperatura media diaria es inferior a 20 ºC, por lo que con una estrategia de sistemas de protección solar, enfriamiento nocturno y un buen aislamiento de los cerramientos soleados, no es necesario ningún sistema de refrigeración. De lo contrario, en invierno la temperatura media diaria ronda los 10 ºC, la cual hará necesaria la presencia de sistemas de calefacción, cuyo consumo podrá reducirse notablemente mediante un nivel adecuado de aislamiento de los cerramientos y huecos. Esto indica que bajo esta climatología, el efecto de un nivel elevado de resistencia térmica de la envolvente es especialmente relevante. Tipología constructiva A partir de la década de los sesenta, con la llegada de necesidad de construir más viviendas en menos espacio, la calidad ambiental de los nuevos barrios de Donostia se vio reducida considerablemente (mínimas dimensiones de los patios interiores, viviendas con una única orientación, distanciamiento muy reducido con los edificios colindantes), aumentando exponencialmente el problema del consumo energético y disminuyendo el confort en los espacios interiores de las viviendas. Entre estos nuevos barrios se encuentra el barrio residencial de Amara, cuya morfología típica se centra en amplias pastillas, torres y grandes manzanas de PB de uso comercial y 9 plantas residenciales.

cantly reduced by an adequate level of insulation in walls and holes. This indicates that with this climate, the effect of a high level of thermal resistance in the envelope is especially relevant. Constructive tipology With the need to build more homes in less space, from the sixties on, the environmental quality of the new districts of San Sebastian was reduced considerably: minimum dimensions of the inner courtyards, houses with a single orientation, very reduced distance with the surrounding buildings..., increasing more and more the problem of energy consumption and decreasing indoor comfort. Among these new districts it is located the residential district of Amara, whose morphology is based on wide pads, towers and large blocks of commercial ground floor and 9 floors for residential use. The improvement of energy efficiency by building type: Isabel II 21-23-25 Throughout this report we analyze the energy behavior and the refurbishment project of an existing building located on the street Isabel II of the district of Amara, whose construction features include the typology of the seventies in this district. The U-values of the present building envelopment do not meet any of the minimum requirements specified by current regulations. Therefore, throughout this paper it is proposed to rehabilitate the opaque envelope with a “SATE system” and replace the glass in the openings. Fig 1.Sombras arrojadas, 21 de diciembre (solsticio de invierno). Shadow Range- 21st of December

Mejora de la eficiencia energética en un edificio tipo: edificio Isabel II 21-23-25 A lo largo de este informe se analiza el comportamiento energético y el proyecto de rehabilitación de un edificio existente ubicado en la calle Isabel II del barrio Amara, cuyas características constructivas engloban la tipología de los años setenta de este barrio. Los valores de transmitancia térmica de los cerramientos del edificio actual no cumplen ninguno de los requisitos mínimos definidos por la normativa vigente. Con el objetivo de reducir las demandas de calefacción, se propone rehabilitar la parte opaca del cerraARCHITECTURE AND CRISIS

Building models have been developed in the DESIGN BUILDER software. Design Builder is a software that acts as an interface for running the Energy Plus simulation tool. The simulation values regarding internal gains, schedules, setpoints of HVAC systems ... have been defined following the guidelines of the current Spanish legislation, CTE. Once simulations are made, Table 3 shows the annual heating demand of the building in its current state and the demands of each of the refurbishment with their different insulation thicknesses. The strategy of the envelope’s refurbishment may be the solution to meet some of the requirements defined by the Directive 2010/31/UE of energy efficiency 143


Fig 2.Planta y modelo de simulación de Design Builder del edificio Isabel II 21-23-25 Plan view and Design Builder Simulation Model, building Isabel II 21-23-25 U-values (W/m²k)

Construcción Fachada

Acabado exterior de mortero, 110 mm ladrillo hueco doble, 50 mm de cámara de aire, 110 mm ladrillo hueco doble, 10 mm acabado interior de yeso

1,12

Cubierta

20 mm teja cerámica, 50 mm cámara de aire, 200 mm forjado de hormigón armado

2,34

Suelo (P1)

250 mm forjado de hormigón armado, 500 mm cámara de aire, 15 mm placa de yeso

1,79

Vidrio

Vidrio monolítico 6 mm

5,77

Tabla 1. Composición de los cerramientos y aberturas. Construction layers Actual

30 mm

60 mm

90 mm

120 mm

Fachada

1,12

0,588

0,408

0,313

0,253

Cubierta

2,34

0,85

0,519

0,374

0,292

Suelo (P1)

1,79

0,764

0,486

0,356

0,281

Bajo Emisivo

Vidrio

1,96

Tabla 2. Nueva composición de los cerramientos y aberturas, U-values (W/m²k). New Construction layers, U-values (W/m²k)

Demanda calefacción (kWh/m²)

Actual

30mmm+VB

60mm + VB

90mm + VB

120mm + VB

100,37

47,15

39,2

36,25

34

Tabla 3. Proyecto de rehabilitación. Project of Refurbishment

miento exterior con un sistema SATE y sustituir los vidrios actuales. Las simulaciones energéticas se han realizado mediante el software Design Builder, interfaz que trabaja con el motor de cálculo Energy Plus. Los valores de simulación respecto a las ganancias internas, programaciones y consignas de los sistemas HVAC, ocupación, iluminación… se han definido siguiendo las directrices de la normativa española vigente, CTE. Una vez realizadas las simulaciones, en la tabla 3 se expone la demanda de calefacción anual del edificio en su estado actual y las demandas de cada una de las rehabilitaciones con sus respectivos espesores de aislamiento. Como se puede apreciar en los resultados, la estrategia de rehabilitar puede ser una solución (reduc144

of buildings, where one of the objectives is to reduce energy consumption and at the same time reduce CO2 emissions 20% by 2020. Refurbishment throughout its life cycle Up to now, in a refurbishment performance, it was only taken into account the reduction of energy demands in the usage phase of the building. However, following the guidelines defined by the guide CEN / TC 350 Sustainability of construction Work4, more and more teams and research projects analyze the energy performance of a building or of a refurbishment project with a life cycle perspective. A life-cycle assessment is a technique to assess environmental impacts associated with all the stages of a product’s life from-cradle-to-grave (i.e., from

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ción de las demandas hasta en 60% con 6 cm de aislamiento y vidrio bajo emisivo) para cumplir algunas de las exigencias definidas por la Directiva 2010/31/ UE de eficiencia energética de edificios, donde uno de los objetivos es reducir el consumo energético y paralelamente disminuir las emisiones de CO2 en un 20% para el año 2020. Rehabilitación a lo largo de su ciclo de vida Hasta ahora, en una actuación de rehabilitación, únicamente se ha tenido en cuenta la reducción de demandas energéticas en la fase de uso del edificio. Sin embargo, siguiendo las pautas definidas por la guía CEN/TC 350 Sustainability of construction Works4, cada vez más equipos y proyectos de investigación analizan el comportamiento energético de un edificio o de un proyecto de rehabilitación con la perspectiva de ciclo de vida.

raw material extraction through materials processing, manufacture, distribution, use, repair and maintenance, and disposal or recycling). Following this new line of research, the building project Isabel II has been reanalyzed, but this time, taking into account the Global Warming Potential of project materials. By simulating the building in Design Builder we obtain the kilograms of CO2 generated by each of the materials and knowing its surface, the results are normalized, obtaining the values in Table 4. Using the conversion factor of heating fuel, we calculate the equivalent CO2 emissions for each m² of heated housing (AGWU - Annualized Global WarmingUse). Moreover, it is suggested that the lifetime of the rehabilitation is 25 years, so knowing the global warming potential of each material, the AGWM of each of the proposed rehabilitation (AGWM - Annualized Global Warming-Material) is calculated. As it can be

Fig 3. Información de las diferentes etapas del análisis de ciclo de vida del edificio 5. Modular information fot he different steges of the buildin assessment 5

El análisis del Ciclo de Vida (ACV) es un proceso objetivo para evaluar las cargas ambientales asociadas a un producto, proceso o actividad, identificando y cuantificando el uso de materia, energía y los vertidos al entorno; para determinar el impacto que ese uso de recursos y esos vertidos producen en el medio ambiente, y para evaluar y llevar a la práctica estrategias de mejora ambiental. Siguiendo esta nueva línea de investigación, se ha reanalizado el proyecto del edificio Isabel II, pero esta vez, teniendo en cuenta una categoría de impactos definidos dentro del ACV: “impacto potencial de calentamiento global”. Mediante la simulación del edificio en Design Builder se obtienen los kg de CO2 que genera cada uno de los materiales y conociendo la superficie de cada uno de los materiales, se normalizan los resultados, obteniendo los valores de la tabla 5. Mediante el factor de conversión del combustible del sistema de calefacción, se calculan las emisiones de CO2 equivalentes para cada m² de vivienda calefactado (AGWU – Annualized Global WarmingARCHITECTURE AND CRISIS

seen, although if the demand in use phase decreases, increasing the thickness of insulation makes the amount of material used in the rehabilitation bigger, increasing emissions from the materials.

New vision The embodied energy of materials has become increasingly important and the concept of refurbishment is changing since there are different levels or scales of work to avoid the problem of high energy consumption of existing housing stock. Analyzing Table 6, the hierarchy of refurbishment options prioritizes the energy efficiency on renewable energy options, as it is usually easier saving energy than to generating it. As a strategy for refurbishment of existing buildings it is time to change the view of the scale of action and to analyze the potential of the elements or industries adjacent to the building, district or city. In each project the bylaws, historical value of buildings, solar access... should be taken, since in many cases the limitations are greater than the possibilities. 145


Conductividad (W/mK)

Calor específico (J/kgK)

Densidad (Kg/m³)

Carbón incorporado (KgCO2/kg)

EPS Expanded Polystyrene

0,037

1400

15

3,26

Mortero

0,88

896

2800

0,19

840

140

Vidrio bajo emisivo (4-12-4)

Tabla 4. Propiedades de los materiales del proyecto de rehabilitación. Material properties of the refurbishment Project

EPS Expanded Polystyrene

30 mm

60 mm

90 mm

120 mm

1,47

2,93

4,4

5,87

28,54

30

Mortero (20mm)

10,64

Vidrio bajo emisivo (4-12-4) TOTAL

13,5 25,43

27,07

Tabla 5. Global warming potential de los materiales del proyecto de rehabilitación (kgCO2e/m²). Global warming potential of the refurbishment materials (kgCO2e/m²) * Los datos se han obtenido a través de la base de datos Ecoinvent v2.01. * Data were obtained through the database Ecoinvent v2.01 * Factor de conversión del gas natural 0,204 kg CO2/kWh * Eje Y: potencial de calentamiento global anual por metro cuadrado de vivienda debido al consumo energético de calefacción del edificio en fase de uso y a los materiales utilizados en la rehabilitación. * Los resultados no tienen en cuenta la energía para ACS, energía eléctrica, el transporte de los materiales y ni la energía necesaria para el montaje del sistema de rehabilitación. * Conversion Factor for Natural gas: 0,204 kg CO2/kWh *The results do not take into account neither the transport of materials nor the energy needed to assemble the refurbishment system.

Fig. 4.

Use). Por otra parte, se plantea que la vida útil de la rehabilitación es de 25 años, por lo que conociendo el potencial de calentamiento global de cada material, se calcula la AGWM de cada uno de las propuestas de rehabilitación (AGWM – Annualized Global Warming-Material). Aunque en este ejemplo, debido al uso de muy pocos materiales en la solución del sistema SATE, la influencia del AGWU no sea muy relevante, el aumento del espesor de aislamiento hace que la cantidad de material que se utiliza en la rehabilitación sea mayor, aumentando las emisiones derivadas a los materiales. Por ello, parece necesario analizar hasta que punto hay que aumentar la resistencia térmica de la envolvente para disminuir las demandas de cada uno de los edificios existentes.

Nueva visión La energía embebida de los materiales tiene cada vez mayor importancia y el concepto de la rehabili146

Within the district of Amara, very few residential buildings are protected buildings; however, due to the orientation or shadows, the solar access of many roofs is very low, eliminating the possibility of placing solar panels or PV. Otherwise, due to the proximity of the district with industrial areas as the polygon 27, it is possible to recovery the heat waste generated by the industry, planning a district-level strategy.

Conclusion and Discussion The vision of the concept of refurbishment has to evolve. Less and less new buildings are constructed and as it has been proposed at the beginning of the work, the future solution is in improving the existing cities. However, to achieve that improvement, aside from rehabilitating the buildings one by one, we need to analyze different strategies at larger scales. The administrative difficulties exist and will exist, but at a scientific level, we must continue researching to

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tación está evolucionando, ya que existen diferentes niveles o escalas de trabajo para evitar el problema del gran consumo energético del parque residencial existente. Analizando la tabla 6, la jerarquía de las opciones de rehabilitación prioriza la eficiente energética sobre las opciones de energía renovable, ya que normalmente es más fácil ahorrar energía que generarla. La carencia de valores mínimos de eficiencia energética de la edificación actual puede conducir a instalaciones de energía renovable de gran tamaño, generando el efecto opuesto y aumentando el impacto medioambiental. Opciones

reduce energy consumption and emissions from our cities.

Acknowledgements Part of this paper has been developed from the results obtained in the frameworks of the EnerBuiLCA (Ref. number SOE2/P2/E367_ www.enerbuilca-sudoe.eu) and SOFIAS (Ref. number IPT-2011-0948380000) projects cofinanced by the European Regional Development Fund (ERDF) and the Spanish Ministry for Science and Innovation (Spanish National Plan for Scientific Research, Development and

Procedimiento

Ejemplo

Reducir el consumo de energía a través de tecnologías edificatorias de bajo consumo energético

Iluminación natural, sistemas HVAC eficientes, ventilación natural, materiales con baja energía embebida, mayores espesores de aislamiento...

1

Utilizar fuentes de energía renovable disponible en el edificio.

PV, panel solar térmico, mini eólica colocada dentro del edificio.

2

Utilizar fuentes de energía renovable disponible en el sitio (on site).

PV, panel solar térmico, mini eólica colocada en la zona del edificio, pero no en el edificio.

3

Utilizar fuentes de enrgía renovable disponible off-site para utilizarla on-site.

Biomasa, pellets de madera o biodiesel que se pueda importar desde off-site y se puedan utilizar para generar electricidad o/y calor on -site.

4

Comprar energía off-site de fuentes renovables.

Energía eólica, fotovoltaica u otras opciones de compra verde.

On site

Off site

Tabla 6. Jerarquía de opciones de rehabilitación a diferentes escalas 6. Renewable energy supply option hierarchy 6

Como estrategia de rehabilitación de edificios existentes ha llegado la hora de cambiar la visión de la escala de actuación y de analizar las posibilidades que ofrecen los elementos o industrias colindantes al edificio, barrio o ciudad. En cada rehabilitación habrá que tener en cuenta las ordenanzas municipales, valor histórico de las edificaciones, acceso solar… ya que en muchos casos las limitaciones son mayores que las posibilidades. Tipo de edificio

1

Edificio protegido Inaccesibilidad solar

x

Vivienda individual Edificio Barrio Amara

2

3

4

x

x

x

x

5

6

x

x

x

x

x x

x x

x

x x

Technological Innovation 2008-2011). Thanks also to the Basque Government for their financial support to Xabat Oregi.

Tabla 7 Estrategias de rehabilitación para edificios existentes en Donosti, barrio Amara. Refurbishment strategies for existing building in Donosti, district Amara * Posibles estrategias: 1 (mejorar la envolvente), 2 (mejorar las instalaciones), 3 (solar térmico + fotovoltaico), 4 (cogeneración), 5 (district heating), 6 (aprovechamiento de calor residual) * Strategies: 1 (refurbishment of the envelopment), 2 (improve the installations), 3 (solar thermal + PV), 4 (cogeneration), 5 (district heating), 6 (waste heat recovery)

Dentro del barrio de Amara, muy pocos de los edificios residenciales son edificios protegidos, sin embargo, debido a la orientación o a las sombras arrojadas, el acceso solar de muchas cubiertas es muy reducida, eliminando la posibilidad de colocar paneles solares o fotovoltaicas. De lo contrario, debido a la cercanía del barrio con zonas industriales como el Polígono 27, existe la posibilidad de poder aproveARCHITECTURE AND CRISIS

147


char el calor residual generado por toda esa industria, planteando una estrategia a escala de distrito.

Conclusiones La visión del concepto de rehabilitación tiene que evolucionar. Cada vez se construyen menos edificios - ciudades nuevas y como bien se ha propuesto al inicio del trabajo, la solución del futuro está en mejorar las condiciones de las ciudades existentes. Sin embargo, para conseguir esa mejora y reducir sus respectivos consumos energéticos, aparte de rehabilitar los edificios uno por uno, es necesario analizar diferentes estrategias a una mayor escala. Las dificultades administrativas existen y existirán, pero a nivel científico, es necesario seguir investigando para que el consumo energético y las emisiones derivadas a nuestras ciudades disminuyan.

Agradecimientos Parte de este trabajo ha sido desarrollado a partir de los resultados obtenidos del proyecto europeo EnerBuiLCA (Ref. número SOE2/P2/E367_ www.enerbuilca-sudoe.eu) y Sofias (número Ref. IPT-2011-0948380000), proyectos subvencionados por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional y el Ministerio español de Ciencia e Innovación (Plan Nacional Español de Investigación Científica, Desarrollo e Innovación Tecnológica 2008-2011). Agradecimiento al Gobierno Vasco por su apoyo financiero a Xabat Oregi Isasi.

Bibliografía Bibliography 1. United Nations Human Settlements Programme, State of the World’s Cities 2010/11 Bridging the Urban Divide. 2. Spanish National Statistics Institute (2009). Censo de Población y viviendas, [Online], Available: http://www.ine.es 3. DIRECTIVA 2010/31/UE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 19 de mayo de 2010, relativa a la eficiencia energética de los edificios 4. CEN/TC 350. Sustainability of construction works - Assessment of environmental performance of buildings - Calculation method. 5. EN ISO 14040: 2006, Environmental management - Life cycle assessment - Principles and Framework 6. Marszal, A.J and Bourrelle, J.S, (2010). Net Zero Energy Buildings – Calculation Methodologies versus National Building Codes. EuroSun Conference, Graz, Austria, 2010. 148

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Identificación y diagnostico de las áreas con necesidades de regeneración urbana integral. Reflexiones sobre la metodología basada en al análisis estadístico de la OCDE Identification and diagnosis of the areas with integral urban regeneration requirements. Reflections about the methodology based on the statistical analysis of the OECD. Author/s: Claudia Pennese, Olatz Grijalba Aseginolaza, Rufino J. Hernández Minguillón Institution or Company: Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea UPV/EHU

Abstract The importance of the intervention in the consolidated city from its weaker areas has been recognized and promoted internationally. There are some methods destined for the identification of these areas and for the diagnosis of its problems, and the definition of the intervention strategies. In the diagnostically work of Necessities of Intervention in the building environment of the Territory of the Basque Country, the research group CAVIAR, that has collaborated in the elaboration of the diagnosis and the study case for the province of Gipuzkoa has realized that there are some limitations in the application of the general methodology in the specific context of Gipuzkoa. In this article the reflexions about the mentioned limitations are captured and is launched the hipothesys that determines that the international and national reference parameters loose its efficacy, in the studied morphologic and socio-demographic territorial context, as it doesn´t keep relation with the european or national urban realities, that belong to a greater scale. The objective of these reflexions is to establish some useful points to reach the definition of a contextual methodology that can be exported to similar realities, whose application could reach more effective results for the qualitative improvement of the urban specific realities. ARCHITECTURE AND CRISIS

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Introducción

Introduction

“El primer objetivo, particular, se centra en reconducir las tendencias actuales desde la masiva construcción nueva hacia la gestión y rehabilitación de la ciudad y del patrimonio inmobiliario ya construidos, con los menores daños económicos, sociales y ecológicos posibles.” (Libro verde del medioambiente urbano, 2007)

“The first particular objective, is concentrated on redirecting the current tendencies from the masive new construction to the management and rehabilitation of the city and the built real estate patrimony, with the less possible economical, social and ecologic damages.” (Green book of the urban environment, 2007)

La actual crisis global ha puesto de manifiesto la necesidad de controlar el crecimiento de la ciudad y apostar por la rehabilitación de su parque edificatorio y la regeneración de sus espacios. Sin embargo, esa necesidad tiene su origen endógeno en el propio sistema capitalista que ha centrado su cultura en el crecimiento económico. Dicha paradigma ha entrado en crisis y es la causa principal de los efectos negativos de la ciudad sobre su propio tejido urbano y social y sobre el medio ambiente.

The current global crisis has shown the necessity of controlling the growth of the city and bet on the rehabilitation of its building environment and the regeneration of its spaces. However, that necessity has its roots in the own capitalist system that has centred its culture in the economical growth. That paradigm has gone into crisis and is the main cause of the negative effects of the city on its own urban net and on the environment.

Hablamos de zonificación, homogeneidad, homologación, desequilibrios espaciales y sociales, segregación, exclusión, contaminación, etc. Problemas que, en acorde con el propio modelo económico que las ha producido, no afectan en la misma medida a todo el tejido urbano sino que se agudizan en áreas con características reconocibles: Espacios “envejecidos”, como cascos históricos o áreas industriales con sus pequeños núcleos de residencia obrera, que en el pasado han jugado un papel importante en la economía urbana, y que hoy en día han quedado obsoletos porque la ciudad centra su atención sobre los espacios y los usos con mayor valor de mercado. Espacios marginales, como todas las periferias residenciales surgidas para dar cabida a los diferentes movimientos migratorios de las últimas décadas (rural-urbano, nacional-obrero, extracomunitario). Estos espacios nunca se han considerado ciudad a pesar de que gracias a ellos la ciudad ha podido realizar su apuesta por el crecimiento. De hecho, a menudo no tienen una estructura urbana definida ni participan de ella. Se trata de las llamadas distressed urban areas o barrios vulnerables que, por su propia definición, se intuyen como las áreas claves de intervención si el objetivo de la regeneración es la mejora cualitativa urbana en su conjunto y en sus múltiples capas, a través de una mayor variedad y complejidad de sus tejidos y la consiguiente superación de segregaciones y desigualdades.

Conceptos La vulnerabilidad urbana “Vulnerable: que puede ser herido o recibir lesión, física o moralmente” (diccionario R.A.E.) “[…] en esencia, la vulnerabilidad puede definirse como un estado de elevada exposición a determinados riesgos e incertidumbres, combinado con una capacidad disminuida para protegerse o defenderse de ellos y 150

It is talked about zoning, homogeneity, standardization, spacial and social imbalances, segregation, exclusion, pollution, etc. Problems that, according to the own economic model that has generated them, do not affect in the same degree to all the urban net but is worsen in areas with known characteristics: “Aged” spaces, as old town (historical town) or industrial areas with its residential small cores of workers, that have played a key role in the past in the urban economy, and that today are obsolete because the city put all the attention in the spaces and services of a greater value of market. Marginal spaces, as all the residential peripheries emerged to hold on the different migratory movements of the last decades (rural-urban, nationalworker, non community). These spaces have never been considered as city, although, thanks to them the city has been able to grow up. In fact, usually do not have a clear urban structure and do not participate on it. They are the called distressed urban areas or weak neighborhoods, that because of their own definition, are sensed as the key areas for intervention as long as the objective of the regeneration be the urban qualitative improvement as a whole and in its multiple layers, through a greater variety and complexity of its nets and the consequent overcoming of segregation and imbalance.

Concepts The urban vulnerability “Vulnerable: exposed to the risk of being attacked or harmed, either physically or emotionally” (R.A.E. Dictionary) “[…] essentially, the vulnerability can be defined as a state of elevated exposition to certain risks and uncertainties, combined with a low capability of protecting or defending from them and face its negative consequences” (Department of Economic and Social Affairs of United Nations, 2003)1

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hacer frente a sus consecuencias negativas” (Departamento de Asuntos Económicos y Sociales de Naciones Unidas, 2003)1 A partir de su sentido etimológico, el concepto de vulnerabilidad no expresa una situación de crisis, sino una debilidad que determina unas condiciones de riesgo para la entrada en crisis. Se trata, en definitiva, de una condición desfavorecedora, que determina la situación de riesgo y de debilidad, y que limita la capacidad de respuesta ante ese riesgo. Este estado de crisis latente requiere una postura proactiva con respecto a los problemas de estas áreas. Hay que analizar el contexto y diagnosticar para establecer unas medidas preventivas que eviten que la crisis se manifieste. “[…] de forma que de no actuarse sobre la base del problema el área entrará en crisis, pudiéndose producir una degradación funcional y social del ámbito que lo conduzca a la marginación” (Agustín Hernández Aja, 2007)2

From its etymological sense, the vulnerability concept does not express a crisis situation, but a weakness that determinates risk exposition to go through a crisis. From its etymological sense, the vulnerability concept does not express a crisis situation, but a weakness that determinates an exposition risk to go through a crisis. It is, definitively, a unfavorable condition, that determinate the risk and weakness situation, and that limitates the capability of response facing that risk. This latent crisis state requires a proactive attitude regarding with the problems of these areas. It is necessary to analyze the context and diagnose to establish preventive measures that avoid the manifestation of the crisis. “[…] so not act on the foundation of the problem the area will go through crisis, being able to produce a functional and social degradation of the field that drive it to the margination” (Agustín Hernández Aja, 2007)2

El enfoque integral

The integral approach

“Para conseguir este desarrollo urbano más inteligente, más sostenible y socialmente más inclusivo, los Ministros destacaron en particular el enfoque integrado en las políticas urbanas como una de las principales herramientas para avanzar en la dirección señalada por la estrategia Europa 2020, especialmente en el actual escenario de escasez de recursos” […] los Ministros enfatizaron la importancia de: aplicar estrategias de desarrollo urbano integrado, con una visión global y exhaustiva de la ciudad, convenientemente enmarcadas dentro de una perspectiva territorial, que promuevan armoniosamente todas las dimensiones de la sostenibilidad de un modo integrado.” (Declaración de Toledo, 2010) 3.

“To reach this smarter, more sustainable and socially more inclusive urban development, the Ministers, particulary, emphasized the integrated approach in the urban politics as one of the main tools to advance in the appointed direction for the Europe 2020 strategy, specially, in the current scenary of shortage of resources” […] the Ministers emphasized the relevance of: applying the urban integrated development strategies, with a broad and exhaustive visión of the city, conveniently placed into a territorial perspective, that promote harmoniously every dimension of the sustainability on a integrated way.” (Toledo Declaration, 2010)3.

Cada hecho urbano es, por su propia naturaleza, un organismo vivo, complejo y multidimensional. El conjunto de problemas que afecta a la ciudad hace referencia a aspectos edificatorios, urbanísticos, medio ambientales y socio-económicos que no se pueden afrontar de manera sectorial. Se requiere un enfoque integral que permita definir soluciones sinérgicas, capaces de dar respuesta simultanea a diferentes problemas, si la apuesta que se hace es para un “desarrollo urbano más inteligente, sostenible y socialmente inclusivo” (Declaración de Toledo, 2010)4.

Antecedentes En los ámbitos: europeo, estatal y autonómico existen muchos Programas Marco y Planes Estratégicos que subrayan la importancia de la rehabilitación y la regeneración urbana con el objetivo de lograr un futuro más sostenible e igualitario. Ninguno de estos documentos tiene un carácter normativo. En lo que se refiere a España y el País Vasco, la puesta en marcha de políticas que impulsan actuar sobre la ciudad consolidada guarda una estricta reARCHITECTURE AND CRISIS

Every urban fact is, because its nature, a life, complex and multidimensional organism. The group of problems that affect to the city make reference to construction, urbanism, environmental and socioeconomic aspects that can not be faced in a sectorial way. It is necessary an integral approach that allow to define synergistic solutions, capable to give response simultaneously to different problems, if the bet that is made is for a “smarter, more sustainable and socially more inclusive development” (Toledo Declaration, 2010)4.

Precedents In the fields of: europe, state and autonomy there are many Frame Programs and Strategic Programs that emphasize the importance of the rehabilitation and the urban regeneration with the objective of reaching a more sustainable and equalizing future. Any of these documents has a normative nature. Regarding to Spain and the Basque Country, the implementation of policies that motivate the actuation on the consolidated city keeps a close relationship with the current economic-financial crisis that has stopped the characteristic urban exploitation of the 151


lación con la actual crisis económico-financiera que ha puesto un freno a la explotación urbana característica de las últimas décadas y ha forzado a los Gobiernos a promover iniciativas que se enmarcan en un modelo de gestión y desarrollo urbano alternativo al tradicional y más acorde a los retos de la sostenibilidad. En la Estrategia Española de desarrollo urbano y local 2011 y en el Plan Estratégico de la CAPV de Rehabilitación de Edificios y Regeneración urbana 2010/2013 se recoge la necesidad de una planificación enfocada en la renovación de las ciudades y centrada en priorizar las intervenciones en sus áreas más desfavorecidas. El Ministerio de Fomento del gobierno Español creó hace años un Observatorio de Vulnerabilidad Urbana que cuenta con resultados de diferentes estudios5, mientras que el Departamento de Vivienda, Transporte y Obras Públicas de Gobierno Vasco ha hecho públicos, en febrero 2012, los resultados del trabajo Diagnóstico de las Necesidades de Intervención en el Parque Edificatorio de la CAPV. Ambos trabajos tienen como objetivo desarrollar acciones de renovación urbana sustentadas en una herramienta que permita identificar las áreas con prioridad de intervención a partir de una metodología de análisis de lo existente, diagnóstico de las problemáticas y la definición de las estrategias de intervención.

Oportunidades Esta coyuntura económico/cultural (la crisis y la concienciación hacia la necesidad de un cambio de mentalidad) constituye una oportunidad concreta de poner freno al crecimiento urbano y priorizar la mejora cualitativa de la ciudad existente inspirada en principios de sostenibilidad, igualdad y respecto al medio ambiente, empezando por la renovación de aquellos barrios donde se ha detectado una condición de crisis latente.

Metodologías Para la identificación de la áreas vulnerables se utiliza una metodología desarrollada por la OCDE que se ha aplicado, con alguna variación de los parámetros de referencia, en los casos español y autonómico. Las etapas de esta metodología son: - Análisis estadístico - Delimitación de las áreas a partir del plano de secciones censales - Entrevistas con las SUR6 y las administraciones municipales - Trabajo de campo - Revisión urbanística de la selección estadística y de las delimitaciones censales. La vulnerabilidad se evalúa con un enfoque integral, teniendo en cuenta aspectos urbanísticos, edificatorios, medio-ambientales y socio-económicos.

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last decades and has forced to the Governments to promote initiatives that are inside a model of management and urban development, alternative to the traditional and more adequate to the sustainability challenges. In the Spanish Strategy of urban and local development 2011 and in the Strategic Plan of the Autonomic Community of the Basque Country of Buildings and Urban Regeneration 2010/2013 is compiled the necessity of a planification, approached on the renovation of the cities and focused on the prioritization of the interventions of its underprivileged areas. The Ministry of Public Works of the Spanish Government founded few years ago an Observatory of the Urban Vulnerability that count with results from different studies5, while the Department of Housing, Transport and Public Works of the Basque Government has publicized, in february 2012, the results of the work of Diagnosis of the Necessities of Intervention in the Building Environment of the Autonomic Community of the Basque Country. Both works have the objective of developing urban renovation actions based on a tool that allow to indentify the areas with a priority of intervention from a methodology of analysis of the existing, diagnosis of the problematics and the definition of the intervention strategies.

Opportunities This economic/cultural situation (the crisis and the consciousness-raising to a necessity of a mentality change) constitute a concrete opportunity of slowing the urban growth and prioritize the qualitative improvement of the existing city inspired on principles of sustainability, equality and respect to the environment, starting from the renovation of those neighborhoods where has been detected a latent crisis condition.

Methodologies For the identification of the vulnerable areas a methodology developed by the OECD is used, that has been applied with some variation of the parameters of reference, in the spanish and autonomic cases. The stages of this methodology are: - Statistical analysis - Delimitation of areas from the census plan sections - Interview with the SUE6 (Urban Rehabilitation Society and the municipal administrations) - Field Work - Urbanistic revision of the statistical selection and of the census limitations. The vulnerability is evaluated with an integral approach, taking into account the urbanistic, edificatory, environmental and socio-economic aspects.

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res varían entre un máximo de 79,62 kWh/m2a y un mínimo de 0,17 kWh/m2a.

The utilization of the census section for the urbanistic analysis

El uso de las secciones censales para el análisis urbanístico

This methodology, as most of the methodologies that are applied to urban studies, is based on statistical datas that refer to the census sections.

Esta metodología, como la mayor parte de las metodologías que se aplican a estudios urbanos, se basa en datos estadísticos que hacen referencia a las secciones censales. Las secciones censales son unidades administrativas que se definen a partir del número de habitantes (cerca de 1.500) que no guardan relación directa con las características morfológicas y sociodemográficas de un territorio, es decir, con la categoría a la que corresponden las variables que se miden. Sin embargo, hay diferentes razones que hacen que sea la unidad de análisis más utilizada:

The census sections are administrative units that are defined from the inhabitants number (near 1.500) that do not keep direct relation with the morphologic and sociodemographic characteristics of one territory, that is, with the category that correspond to the variables that are measured. But, there are different reasons that make be the most used analysis unit: - Are official statistical sources - Are used internationally, so there is an homogeneity of the data that make the results be comparable

- Son fuentes estadísticas oficiales

- Have an adequate level of disintegration in relation to another analysis units.

- Se utilizan internacionalmente, así que hay una homogeneidad de los datos que hace que los resultados sean comparables

- Do not contain only demographic data in contradistinction to the Municipal Standard.

- Tienen un nivel de desagregación apropiado con respecto a otras unidades de análisis

- The database is digitized.

- No contienen solo datos demográficos a diferencia del Patrón Municipal - Son geo-referenciadas - La base de datos está digitalizada Por otra parte presentan una serie de limitaciones: -Son delimitaciones administrativas que no siempre coinciden con el objetivo de la investigación - No tienen en cuenta la población en condición de ilegalidad que incide mucho en la investigación que nos afecta - Su recopilación de datos es una operación masiva que determina una cierta dificultad en el control de la información - Los cuestionarios son esquemáticos y, en varios países entre ellos España, faltan datos con respecto al nivel de renta y a la delincuencia - Se actualizan cada 10 años - Los cuestionarios se cumplimentan sin el apoyo de un encuestador Todo esto subraya la importancia de verificar de los resultados obtenidos por el análisis estadístico a través de un análisis cualitativo de las áreas preseleccionadas. De aquí la importancia de las entrevistas con los técnicos, de la visita de campo y de la inclusión de un abanico de variables descriptivas, más amplio que las utilizadas para la recopilación de los datos estadísticos (variables filtro).

- Are geo-referenced. In the other hand present some limitations: - Are administrative delimitations that do not always match up with the objectives of the investigation. - Do not take into account the population out of the legality that influence a lot in the investigation that concern us. - Its recopilation of data is a massive operation that determines some difficulties in the control of the information. - The questionnaires are schematic and, in various countries like in Spain, some data are missed in relation to the income level and the delinquency. - Are updated every 10 years. - The questionnaires are fill out without the support of any pollster. All of this emphasizes the relevance of verifying the obtained results by the statistical analysis through a qualitative analysis of the pre selected areas. Because of this the importance of the interviews with the tecnicians, the field observation and the inclusión of a variety of descriptive variables, wider than the used for the recopilation of the statistical data (filter variables). “[…] finally the urbanistic analysis allows to make a determination of a better touch than the derived from a simple analysis of the statistical data.” (Felix Arias Goytre, 2001)7.

“[…] finalmente el análisis urbanístico ha permitido realizar una determinación de trazos más finos que la derivada de un mero análisis de datos estadísticos.” (Félix Arias Goytre, 2001) 7

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Los criterios de referencia de la OCDE y del Ministerio de Fomento del Gobierno Espa単ol

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The reference criteria of the OECD and the Ministry of Public Works of the Spanish Government

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Aplicación de la metodología a la CAPV En septiembre 2010 el Gobierno Vasco sacó a concurso el desarrollo del proyecto denominado Diagnóstico de las Necesidades de Intervención en el Parque Edificatorio de la CAPV. El trabajo fue adjudicado al equipo compuesto por en Centro de Investigación Tecnológica Tecnalia (líder), el grupo giau+s de la Universidad Politécnica de Madrid y el grupo caviar de la Universidad del País Vasco (colaboradores). El grupo caviar, partiendo del análisis estadístico realizado por Tecnalia para todo el territorio de la CAPV, se ha ocupado del desarrollo del diagnóstico y del caso de estudio de la provincia de Gipuzkoa, aplicando la metodología desarrollada por el grupo giau+s. Por este motivo nuestras reflexiones hacen referencia al territorio de la provincia estudiada. Con respecto a la metodología de la OCDE y a la española se revisan los parámetros de referencia para adaptarlos a la realidad territorial contextual. En una primera fase se eligieron las siguientes variables filtro: - Porcentaje de viviendas construidas entre 1800 y 1880 - Densidad de vivienda por hectárea - Porcentaje de edificios con más de cinco plantas de altura - Tasa de paro Viendo que los resultados obtenidos identificaban como áreas vulnerables zonas que, atendiendo al conocimiento de los investigadores, no podían considerarse como tales, se definió un conjunto de indicadores organizados por categorías afines a las de la OCDE que se filtraron a través de un análisis cluster. Se generó así un listado de indicadores para afinar el primer análisis, tipificar las secciones censales y tener una clasificación. Los indicadores obtenidos con el análisis cluster fueron los mismos utilizados como referencia en las entrevistas. Así, se determinó una correspondencia entre variables filtro y variables descriptivas.

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Application of the Methodology to the Authonomic Comunity of the Basque Country. On september 2010 the Basque Government presented the competition for the development of the project called Diagnosis of the Neccesities of Intervention in the Building Environment of the Autonomic Community of the Basque Country. The work was awarded to the team composed by the Research Technological Center Tecnalia (leader), the group giau+s of the Technical University of Madrid and the group caviar of the University of the Basque Country (collaborator). The CAVIAR group, starting from the statistical analysis ellaborated by Tecnalia for all the territory of the Autonomic Community of the Basque Country, has hold the development of the diagnosis and the case of study of the province of Gipuzkoa, applying the developed methodology by the group giau+s. For this reason our reflections refer to the territory of the studied province. Regarding to the methodology of the OECD and the spanish one, the parameters of reference are analyzed to adapt them to the territorial contextual reality. In a first stage the following filter variables were selected: - Percentage of housing built between 1800 and 1880 - Housing density per hectare - Percentage of buildings with more than five stories - Unemployment rate After seeing that the obtained results identified as vulnerable areas, places that, attending to the knowledge of the researchers, could not be considered, it was stablished a group of indicators organized by categories similar to the OECD ones that were filtered through a cluster analysis. It was generated a list of indicators to improve the first analysis, categorize the census sections and obtain a clasification. The obtained indicators with the cluster analysis were the same used as reference in the interviews. So, it was determined a correspondence between the filter variables and the descriptive variables.

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Criterios de referencia

Reference Criteria

Los límites de la metodología aplicada al territorio de Gipuzkoa

The limits of the methodology applied to the territory of Gipuzkoa

Una vez obtenidos los primeros resultados del análisis estadístico final, el grupo caviar preparó unas primeras fichas municipales como base para la ilustración de los resultados estadísticos y la recopilación de información para las entrevistas y se contactó con los 5 responsables de las SUR en activo en

Once obtained the first results of the final statistical analysis, the CAVIAR group prepared some municipal sheets as a base for the illustration of the statistical results and the recopilation of information for the interviews and the 5 responsibles in active in the province from the SUR were contacted together with

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la provincia y con los 25 técnicos de los municipios seleccionados. Una vez adelantada la información por vía telefónica se realizaron las entrevistas con el objetivo de contrastar y completar la información del análisis estadístico.

the 25 technicians of the selected municipalities. Once provided the information through telephone, were made interviews with the objective of contrasting and complete the information of the statistical analysis.

Desde el primer momento se detectó cierta falta de correspondencia entre las áreas detectadas con prioridad de intervención muy alta por el análisis cluster y las que los técnicos indicaban a partir de su conocimiento. Como se ha mencionado anteriormente, se pidió a los técnicos que evaluaran la situación urbana a partir de los indicadores utilizados en el estudio estadístico.

From the beginning it was detected certain faults of correspondence between the detected areas with a very high priority of intervention through the cluster analysis and the indicated by the technicians from their knowledge. As mentioned previously, technicians were asked to evalute the urban situation from the used indicators in the statistical studies.

Se detectó además que esta falta de correspondencia se agudizaba cuando disminuía el tamaño del municipio o su estructura urbana era más dispersa, incluyendo zonas rurales y de monte. Este problema está probablemente relacionado con el uso de las secciones censales como unidades de referencia para el estudio: se trata de secciones determinadas por criterios administrativos, desvinculadas de la estructura morfológica y socio-demográfica urbana y cuya extensión es determinada por el número de habitantes. Esto da lugar a que, por la propia estructura urbana-territorial de la provincia de Gipuzkoa, compuesta por municipios poco extensos, con mezcla de pequeños núcleos rurales, edificación dispersa y zonas naturales, y enlazados por un sistema de infraestructuras de transporte, una sección censal incluya múltiples realidades urbanas, a menudo heterogéneas entre sí. Por otra parte, en muchos casos, las zonas identificadas como prioritarias con los técnicos municipales no alcanzan la entidad de barrio, sino que se trata de pequeños núcleos de edificios, a veces con tipologías edificatorias mixtas, que ocupan una pequeña porción de una o más secciones censales que, en la mayoría de los casos incluyen otros barrios y ámbitos rurales con edificación dispersa. Todo lo expuesto sugiere que los límites reconocidos internacionalmente para el uso de las secciones censales en los estudios urbanos de diferentes disciplinas, resultan insuficientes en un territorio como el guipuzcoano, no solo en relación con las dimensiones de los municipios sino también con la forma de crecimiento, fuertemente condicionada por la orografía y por el desarrollo industrial o turístico. Se delinea un conjunto dinámico donde lo urbano, manteniendo su identidad, interactúa continuamente con el territorio y ambos participan de una estructura compleja y multidimensional que se debe tener en cuenta para el análisis y el consiguiente diagnóstico. Esta pérdida de eficacia de los resultados del análisis estadístico no invalida la metodología, pero exige una adecuación de la misma a las variables contextuales y subraya la importancia, ya reconocida en otros estudios, de verificar los resultados estadísticos a través de un análisis cualitativo del territorio ARCHITECTURE AND CRISIS

It was detected as well that this fault of correspondence was sharper when the size of the municipality went down or its urban structure was more dispersed, including rural and mountain areas. This problem is probably related with the use of census sections as reference units for the study: sections determined by administrative criteria, dissociated from the morphologic and socio-demographic urban structure and whose extensión is determinated by the number of inhabitants. This results due to the own urban-territorial structure of the province of Gipuzkoa, composed by little municipalities, with a mixing of small rural cores, dispersed buildings and rural areas, and linked with a transport infraestructure system, a census section include various urban realities, usually heterogeneous between them. In the other hand, in many cases, the identified areas as priority ones by the municipal technicians do not reach the significance of neighborhood, but are small cores of buildings, sometimes with mix building tipologies, that take up a small portion of one or more census sections, that in most cases include other neighborhoods and rural areas with dispersed buildings. All the exposed suggest that the known limits internationally for the use of the census sections in the urban studies of different disciplines, result unsatisfactory in a territory as Gipuzkoa, not only in relation with the sizes of the municipalities but in the growth manner, strongly conditioned by the orography and the industrial or turistical development. A dynamic group is drawn where the urban, keeping its identity, interacts continously with the territory and both participate from a complex and multidimensional structure that must be taken into account for the analysis and the consequent diagnosis. This lost of efficacy of the results of the statistical analysis do not invalidate the methodology, but demand an adequation of it to the contextual variables and emphasizes the relevance, well known from other studies, of the verification of the statistical results through a qualitative analysis of the urban territory and of the definition of some adequate descriptive variables. Regarding to this last aspect is also detected that the group of used indicators for the diagnosis, organi157


urbano y de la definición de unas variables descriptivas adecuadas. Con respecto a este último aspecto también se ha detectado que el conjunto de indicadores utilizados para el diagnóstico, organizados por categorías, ítems y sub-ítems, resulta demasiado genérico, por no estar planteado para una realidad específica sino en términos globales. Esta generalidad da lugar a una aplicación de la metodología compleja y poco ágil y a la reducción de la eficacia del análisis por la abundancia de indicadores genéricos y la carencia de indicadores específicos. Sin embargo, la experiencia de este trabajo, permite llevar a cabo un proceso de retroalimentación que permite poner a punto la metodología y, en consecuencia, mejorar la calidad de sus resultados. Pautas para la adecuación de la metodología a la realidad de la provincia de Gipuzkoa Debido a las limitaciones de uso de las secciones censales en relación a la estructura territorial de la provincia, adquiere protagonismo el análisis cualitativo, basado en las variables descriptivas. Por esto, es fundamental revisar dichas variables en relación con aspectos en los que se han detectado deficiencias importantes. Se apuntan aquí pautas a seguir para la definición de una metodología contextual:

zed by categories, items and sub-items, results too generic, for not being considered for a specific reality but in global terms. This generality results into a complex and slow application of the methodology and into a reduction of the efficacy of the analysis because of the abundance of generic indicators and the lack of specific indicators. Nevertheless, the experience of this work, allow to execute a process of retroalimentation that allows to tune up the methodology and, consequently, improve the quality of its results Guidelines for the adequation of the methodology to the reality of the province of Gipuzkoa Due to the restrictions of use of the census sections in relation with the territorial structure of the province, the qualitative analysis gets prominence, based on the descriptive variables. Hereby, is primary to double check that variables in relation with the aspects where have been detected important deficiencies. Noted here some guidelines to follow for the definition of a contextual methodology: - Adequation to the typologies of the province Territorials Urbanistic Construction

- Adecuación a las tipologías de la Provincia

- Adequation to specific conditions

Territoriales

Socio-demographic context

Urbanas

Climatology

Edificatoria

- Flexible structure and3 capable to adapt to different specific contexts.

- Adecuación a condiciones especificas Contexto socio-demográfico Climatología - Estructura flexible y capaz de adaptarse a diferentes contextos específicos

- Design of a “reduced” version of the methodology that allows to support a first aproximation, what supposes the identification, in relation with the context, of some few basic indicators.

- Diseño de una versión “reducida” de la metodología que permita suportar una primera aproximación, lo que supone la identificación, en relación al contexto, de unos pocos indicadores básicos.

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Notas

Notes

1. Naciones Unidas. Departamento de Asuntos Económicos y Sociales. (2003). “Informe sobre la situación social del mundo 2003. Vulnerabilidad social: Fuentes y desafíos”. Nueva York: United Nations Publications.

1. United Nations. Department of Economic and Social Affairs. (2003) “Report about the social situation of the world 2003. Social vulnerability: Sources and challenges”. New York: United Nations Publications.

2. Agustín Hernández Aja (2007). “Áreas vulnerables en el centro de Madrid”. Cuadernos de Investigación Urbanística, nº 53. Instituto Juan de Herrera, p.5.

2. Agustín Hernández Aja (2007). “Vulnerable areas in the downtown of Madrid”. Urbanistic Investigation notebooks, n. 53. Juan de Herrera Institute, p.5.

3. Presidencia Española UE. “Reunión informal de ministros de desarrollo urbano declaración, Toledo, 22 de junio

3. Spanish Presidency in the EU. “Casual meeting of ministers of urban development” Declaration, Toledo, June 22

de 2010.”

2010.

4. Presidencia Española UE. Op. Cit.

4. Spanish Presidency EU. Op. Cit.

5. http://siu.vivienda.es/portal/index.php?option=com_cont ent&view=article&id=82&Itemid=75&lang=es

5. http://siu.vivienda.es/portal/index.php?option=com_cont ent&view=article&id=82&Itemid=75&lang=es

6. Sociedad Urbanística de Rehabilitación

6. Félix Arias Goytre. The urban inequality in Spain – 2001 Inform.

7. Félix Arias Goytre. La desigualdad urbana en España – informe 2001 8. Para mayores detalles: http://habitat.aq.upm.es/due/ am.html

7. For more details: http://habitat.aq.upm.es/due/am.html 8. Remember that in the Spanish census there are no data about the income level.

9. Recordamos que en el Censo español no se recogen datos sobre el nivel de renta

Bibliografía Bibliography Félix Arias Goytre. La desigualdad urbana en España – informe 2001 Agustín Hernández Aja (2007). Áreas vulnerables en el centro de Madrid. Cuadernos de Investigación Urbanística, nº 53. Instituto Juan de Herrera Naciones Unidas. Departamento de Asuntos Económicos y Sociales. (2003). Informe sobre la situación social del mundo 2003. Vulnerabilidad social: Fuentes y desafíos. Nueva York: United Nations Publications

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Ministerio de Medio Ambiente del Gobierno de España. Libro verde del medio ambiente urbano, marzo 2007 ARCHITECTURE AND CRISIS

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Regeneración urbana participativa. Experiencia que incorpora la participación ciudadana en el proceso de diseño a escala de barrio Urban participative regeneration. Experience that incorporates the participation of citizens in the process of design on the neighbourhood scale.

Author/s: Claudia Pennese, Olatz Grijalba Aseginolaza Institution or Company: Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea UPV/EHU

Abstract The current context of global crisis, has shown the relevance of the urban integral regeneration of the consolidated city with the objective of reaching a qualitative improvement from the point of view of the building, environmental and social field, that could have a local and global repercussion at the same time. This qualitative improvement of the urban space requires the implication in the transformation processes of all the implicated or affected agents by them: the technicians, the citizens and the institutions. The initiative ESAZU is born as an academic initiative that pretends to break the existing barriers between these collectives and experience the common work modalities. Because of this, during last 3 years, this initiative proposes an Architecture Competition addressed to students and junior architects who have as objective the regeneration of a problematic neighbourhood of Donostia-San Sebastián, configured as a training and opinion exchange program. The process starts with a formative session and is developed through meetings and workshops where all the invited collectives are encouraged to participate. In this article the two concluded editions and its results and produced reflexions are presented. Each experience has enriched the process and has been useful for the improvement of the structure and the methodology of the initiative. The result is not only a work that is started and closed every edition; it has a continuity and look for a definition of a discussion about a new global and complex urban model. ARCHITECTURE AND CRISIS

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Contexto

Context

El urbanismo moderno nació a partir de la revolución industrial, con el objetivo de ordenar la ciudad. En esa época, se dio un gran cambio cultural: la fe en el poder de la técnica y de la racionalidad humana marcaron la Modernidad; se reelaboró la estructura política, se transformaron las formas de producción creando una nueva economía basada en el Mercado, y pretendiendo definir un modo de vida propiamente urbano. La ciudad heredada de la época anterior, caótica, desordenada, sucia, maloliente, caracterizada por una trama urbana confusa, parecía totalmente inadecuada para dar respuesta a este espíritu de grandes cambios y promesas.

The modern urbanism was born from the industrial revolution, with the objetive of organizing the city. At that time, a big cultural change occurred: the trust in the power of the technique and the human rationality marked the Modernity; the political structure was rewritten, production ways were transformed creating a new economy based in the market, pretending to define an urban life style. The inherited city of the previous time, chaotic, untidy, dirty, stinking, characterized by a confusing urban grid, looked totally inadequate to give response to this spirit of big changes and promises.

La ciudad necesitaba ser transformada para adaptarse al nuevo modo de vida; era necesario un instrumento para ordenar el caos a través de una estructura racional. El urbanismo moderno cree profundamente en que “el racionalismo, la ciencia y la técnica permitirán resolver todos los problemas relacionados a los hombres con el mundo y a los hombres entre sí”. (Choay, 1976) Esta visión de la gestión urbana dio vida a la, así llamada, Planificación Racional. Un tipo de planificación caracterizada por una fuerte centralización de las decisiones relativas a la forma de la ciudad y a la manera de redireccionar los procesos que se daban en ella. Planificadores, arquitectos y urbanistas se dedicaban a dibujar y desdibujar la ciudad según sus teorías urbanísticas, de forma totalmente descontextualizada. Fue solo en los años 70, bajo la presión de la crisis del petróleo, cuando se empezó a poner en duda la validez y la eficacia de la planificación racionalnormativa, y empezaron a debatirse modelos alternativos. Este debate dio lugar a un nuevo modelo de planificación, basado en una cultura neoliberal que construyó, y en muchos casos sigue construyendo, ciudades cuya imagen es definida por las leyes de un desarrollo a merced de las curvas de oferta y demanda. Ciudades dispersas en el territorio, “organizadas” por zonas monofuncionales, elitistas, exclusivas, segregadas, que promueven la movilidad y la competitividad a detrimento del medioambiente y de la calidad de vida de una ciudadanía diluida en una suma de individualidades. Los efectos de este modelo de planificación neoliberal han aumentado en los últimos años a causa del crecimiento acelerado de las ciudades, y lamentablemente, el cambio no ha venido acompañado de la mejora del espacio urbano y la calidad de vida de las personas. Se ha modificado de manera notable la relación cotidiana de las personas con sus conciudadanos y con la ciudad misma, la ciudad se ha segregado y las desigualdades han aumentado; además, se han convertido en grandes consumidoras de energía y territorio.

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The city needed to be transformed to be adapted to the new life style; it was necessary a tool to put in order the chaos through the rational structure. The modern urbanism trusted that the “rationalism, science and the technique would allow to solve every problems related to humans with the earth and humans between them.” (Choay, 1976). This point of view of the urban management brought to life, the called tendency, Rational Planning. A kind of planning that is characterized by a strong centralization of the decisions related to the shape of the city and to the way of redirecting the processes that take place on it. Planners, architects and city planners used to draw and rub out the city according their urban theories in a decontextualized way. It was in the 70, under the crisis of the petroleum, when the doubts started about the validity and efficacy of the rational-normative urban planning, and some alternative models were started to being discussed. This discussion resulted in a new planning model, based in a neoliberal culture that built, and still built in some cases, cities whose shape is defined by the laws of a development under the rules of the offer and demand market. The cities spread in the territory, “organized” by monofunctional areas, elitist, exclusives, segregated, that promote the mobility and the competitivity to the detriment of the environment and the quality of life of the citizens, dilute in an addition of individuals. The effects of this neoliberal planning model have increased in the last years due to the accelerate growth of the cities, and regrettably, the change has come with no improvement of the urban space and the life quality of the people: The daily relationships of the people with their fellow citizens and the city has changed notably, the city has been segregated and the inequalities have increased; besides, they have turned into big consumers of energy and territory. The current economic, environmental and social crisis context, shows that the model of urban development of last decades does not respond to the contemporary requirements. It is necessary to stop the accelerated growth and start to reflect on the existing city, particulary on the causes of its multiple

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En el contexto actual de crisis económica, ambiental y social, queda claro que el modelo de desarrollo urbano de las últimas décadas no responde a las exigencias contemporáneas. Es necesario poner freno al crecimiento acelerado y empezar a reflexionar sobre la ciudad existente, en particular sobre las causas de sus múltiples patologías, considerándola como un todo, como un sistema integral donde interactúan múltiples factores que no pueden ser abordados de manera aislada. La regeneración urbana integral se concibe como uno de las estrategias a medio y largo plazo para alcanzar un futuro más equitativo y sostenible, tanto a nivel europeo, como estatal y autonómico. Y así lo recogen los documentos publicados en la última década: La Carta de Leipzip, aprobada en 2007, recoge los principios y estrategias comunes para una nueva política urbana integrada en Europa, con el objetivo de hacer frente a los desafíos urbanos relacionados con la exclusión social, el cambio estructural, el envejecimiento, el cambio climático y la movilidad. Asimismo, incluye el concepto de Baukultur, que hace referencia al acervo cultural de la arquitectura y a la conservación del patrimonio arquitectónico: “Los edificios históricos, los espacios públicos y sus valores urbanos y arquitectónicos deben ser conservados”. Y la Declaración de Toledo aprobada por los ministros de la UE el 22 de junio del 2010, recoge el compromiso político de la Unión Europea para definir y aplicar la regeneración urbana integrada como una de las herramientas principales para alcanzar los objetivos de la Estrategia Europea 2020 (desarrollo más inteligente, sostenible y socialmente inclusivo de las ciudades). Asimismo, el Plan de vivienda estatal vigente ha incorporado explícitamente a su denominación el término “rehabilitación”, pasándose a llamar Plan Estatal de vivienda y rehabilitación 2009-2012 Este documento incorpora en su exposición de motivos los principios de Leipzig en relación con la rehabilitación urbana y la necesidad de “hacer un mayor uso de los enfoques relacionados con la política integrada de desarrollo urbano y prestar especial atención a los barrios vulnerables o desfavorecidos dentro del contexto global de la ciudad”. Hace mención también a la conveniencia de incorporar la participación ciudadana para la definición de los proyectos. A nivel autonómico, se ha publicado recientemente el Plan Estratégico de Rehabilitación y Regeneración Urbana 2011-13, con el objetivo de “Incrementar la rehabilitación de edificios y definir programas estratégicos para renovar y regenerar espacios urbanos”.

La iniciativa esazu En el contexto actual, la regeneración urbana se entiende como uno de los ejes estratégicos del nuevo modelo de desarrollo urbano, y como tal, es ARCHITECTURE AND CRISIS

pathologies, considering it as a whole, as an integral system where multiple factors interact that can not be tackled individually. The integral urban regeneration is conceived like one of the strategies to short-long term to reach a more equitative and sustainable future, at european level, as nationaly and autonomically. And so it is collected in the published documents the last decade: The Letter of Leipzig, (bibliography ref. 2) approved last 2007, compiles the common values and strategies for a new integrated urban politics in Europe, with the objective of facing the urban challenges related to the social exclusion, the structural change, the aging, the climate change and the mobility. Also, includes the concept of Baukultur, that reffers to the cultural heritage of the architecture and the conservation of the architectonic patrimony: “Historic buildings, the public spaces and its urban and architectonic values must be preserved” And the declaration of Toledo (bibliography ref. 3), approved by the ministers of the EU, the june 22 2010, includes the political compromise of the European Union with the objective of defining and applying the integrated urban regeneration as one of the main tools to reach the objectives of the European Strategy of 2020 (developing smarter, more sustainable and socially inclusive cities). As well, the current National Housing Plan has specifically incorporated to its denomination the Word “rehabilitation”, now called National Housing and Rehabilitation Plan 2009-2012 (bibliography ref. 4). This document incorporates in its exposition of reasons, the values of Leipzig in relation with the urban rehabilitation and the necessity of making a greater use of the point of views related with the integrated politic of the urban development and put special attention to weak or underprivileged neighborhoods inside the global context of the city. It also mention the coexistence of incorporating the citizen participation for the definition of projects. Autonomically, the Strategic Urban Rehabilitation and Regeneration Plan 2011-13 has been published recently (bibliography ref. 5), with the objective of “Increasing the building rehabilitation and define strategic programs to renovate and regenerate urban spaces”.

Esazu Initiative In the current context, the urban regeneration is understood like one of the strategic cores of the new urban model development and, as such, it is necessary that the involved technicians in the transformation of the cities are well trained, to be sensitive and be involved with it. And in the same way, is convenient that the University environment is open to the society, and back, to make possible a process on a shared way and that the generated changes are particular and consensuated. 163


necesario que el personal técnico involucrado en la transformación de las ciudades esté formado, concienciado e implicado a este respecto. Y de la misma manera, es conveniente que el ámbito universitario se abra al institucional y al social, y viceversa, para que el proceso se haga de manera compartida y los cambios que se generen sean concretos y consensuados.

In the other hand, since the urban regeneration acts in the existing city, is essential to start from the knowledge of the context, know its precedents and its current condition, and the current state both physic as socio-cultural. To achieve it is indispensable to rely on the collaboration of the citizens, who contribute with their daily experience or their sensations or desires.

Por otra parte, dado que la regeneración urbana actúa sobre la ciudad existente, es imprescindible partir de la base del conocimiento del contexto, conocer sus antecedentes y el estado actual tanto físico como socio-cultural. Para lograrlo es imprescindible contar con la colaboración de la ciudadanía, que aporta sus vivencias cotidianas o sus sensaciones o deseos.

This requires a new cultural change and the development of new work methodologies. And precisely, the initiative ESAZU was born in 2009 with the objective of generating a discussion about the way of operating in the existing city, and in the same way, apply the theorical knowledge about the urban regeneration developed in the research group CAVIAR, Quality Life in Architecture.

Esto requiere un cambio cultural y el desarrollo de nuevas metodologías de trabajo. Y precisamente, la iniciativa ESAZU surgió en 2009 con el objetivo de generar un debate sobre la forma de intervenir en la ciudad existente, y a su vez, llevar a la práctica el conocimiento teórico sobre la regeneración urbana, desarrollado en el grupo de investigación Caviar, Calidad de Vida en la Arquitectura. Desde su concepción, se ha basado en esos pilares y se estructura de tal manera que la parte teórica que se propone se pueda llevar después a la práctica. Así, como punto de partida se organiza una jornada en la Escuela de Arquitectura, donde pueden participar los alumnos y la ciudadanía en general, y enlazado con él, un concurso de ideas para la regeneración de un barrio degradado. El concurso que se propone, no es un concurso al uso, sino un proceso en el que los concursantes (estudiantes y jóvenes profesionales) desarrollan sus propuestas de manera conjunta con la ciudadanía. Por tanto, se concibe como un ejercicio de participación ciudadana en el que el objetivo es la determinación de estrategias para la futura transformación del área urbana seleccionada. Como todo proceso en el que se busca la implicación de la ciudadanía, tiene objetivos concretos, alcanzables y reales, que dan respuesta a la dedicación y expectativas creadas. Pero a su vez, se persigue la difusión de una nueva cultura y modo de hacer. Esta iniciativa se concibe como anual; sobre el mismo eje teórico, cada año, se tratan nuevos temas y se trabaja sobre la regeneración de un barrio en concreto. Es un proceso que se retroalimenta; cada una de las experiencias sirve para enriquecer y mejorar la siguiente. Así, en la primera de las experiencias, ESAZU 1, se hizo especial hincapié en la incorporación de la participación ciudadana en los procesos de transformación de la ciudad. Sin embargo, se detectaron por una parte, carencias significativas en la transmisión de la información entre los concursantes y los vecinos participantes, y por otra, la necesidad de involucrar también a la administración en el proceso. Por tanto, en la segunda experiencia, ESAZU 2, se hizo el esfuerzo para que, junto con los 164

From its origins, it has been based in that foundations and it is structured in a manner that the proposed theoretical part can be taken into practice. Thus, a workshop is organized in the Architecture School as the start point, where students and the citizens can take part, and in relationship with it, a competition of ideas for the regeneration of a rundown neighborhood. The proposed competition, is not a regular one, but a process where the contestans (students and junior professionals) develop their proposals together with the citizens. Therefore, it is conceived as a citizen participative exercise where the objective is to determinate strategies for the future transformation of the selected urban area. As every process where the citizen participation is wanted, it has specific objectives, achievables and reals, that give response to the generated dedication and expectatives. But at the same time, the diffusion of a new culture and manner is sought. This initiative is celebrated yearly; based in the same theorical theme, every year, new subjects are treated and the regeneration of a determined suburb is tackled. It is a back fed process, every experience serves the enriching and the improvement of the following one. So, in the first experience, ESAZU 1, the incorporation of the citizen participation in the city transformation process was especially emphasized. Nevertheless, some important deficiencies were detected: in one hand a lack of communication between participating neighbors and contestants, and in the other, the necessity of involving to the administration in the process. Thereupon, in the second experience, ESAZU 2, an effort was made together with the contestants, technicians and citizens, to make possible the participation of the corresponding administrations, and a more specific participative process was designed to improve the communication between the participants. Once celebrated the two first editions with very positive results, a new reflexion has been made: in the two celebrated competitions until this time, the work has been developed about two rundown neighbor-

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concursantes, técnicos y ciudadanía, participaran también agentes de las administraciones competentes y se diseño un proceso participativo mas concreto para lograr mejorar la comunicación entre los participantes. Una vez realizados las dos primeras ediciones con resultados muy positivos, se ha generado una nueva reflexión: en los concursos desarrollados hasta el momento se ha trabajado sobre dos barrios degradados de Donostia, Herrera y Ciudad Jardín de Loiola. Estos han sido seleccionados por las características tanto morfológicas como culturales y el interés, bien de los propios vecinos, o bien de la administración y organizadoras, en las posibilidades de regeneración del propio barrio. En principio, son dos áreas de la ciudad independientes, sin mayor vinculo aparente que su condición de vulnerabilidad. Sin embargo, pertenecen a la misma ciudad, y responden a la misma estrategia de regeneración. En este punto, se estima oportuno entender las propuestas de ESAZU no como un cumulo de acciones puntuales, sino como una estrategia global de regeneración urbana para la ciudad. Partiendo del trabajo Diagnóstico de las necesidades de intervención en la renovación del parque edificatorio de la CAPV realizado por el grupo Caviar, junto con la UPM y TecnaliaLabein para el Gobierno Vasco, se ha configurado el escenario para la ciudad existente, donde aparecen las áreas detectadas como prioritarias para la intervención, pero también las conexiones y flujos que se dan entre ellas y el resto de la ciudad. Así, en el futuro, cada una de las iniciativas responderá a esta estrategia global (Fig. 1).

El comienzo: Esazu 1 Se organizó la I Jornada sobre Procesos Participativos y Urbanismo con Perspectiva Social, y el concurso para la remodelación participativa de una zona industrial residual del barrio de Herrera en Donosita-San Sebastián, Interpretando…Herrera, en

hoods from Donostia-San Sebastian, Herrera and Garden City of Loiola. These ones have been selected because of the morphological and cultural characteristics and the interest from the neighbors or from the administration and organizers in the posibilities of regeneration of the neighborhood. Apparently, are two independent areas of the city, with no visible bond between them but the condition of vulnerability. However, belong to the same city, and respond to the same strategy of regeneration. At this point, is appropriate to understand the ESAZU proposals not as a group of precise actions but a global strategy of urban regeneration for the city. From the Diagnosis work of the necessities of intervention in the renovation of the building environment of the Basque Country Autonomical Community ellaborated by the CAVIAR group, together with the Technical University of Madrid and Tecnalia-Labein for the Basque Goverment, the scenary for the existing city has been developed, where appear not only the detected areas as a priority for the intervention, but the connections and fluxes that occur between them and the rest of the city. So, in the future, each one of the initiatives will respond to this global strategy (Fig. 1).

The beginning: Esazu 1 The 1st Conference about Participative Processes and Urbanism with Social Perspective, and the contest for the participative remodelation of a residual industrial área of the neighborhood of Herrera in Donostia-San Sebastian, Interpreting…Herrera, in collaboration with the Architecture Department of the University of the Basque Country, Hiria Kolektiboa and the group Herripe Auzo Elkartea from Herrera. The contest was developed in two stages: the first one concluded on july 2010, with the deliverable of the proposals for the whole neighborhood and the exhibition and presentation of these, inside the Conference “Collective Architectures” that was celebrated in Pasaia. During this meeting, each participant

Esazu 1

Esazu 2

Esazu 3

Participación ciudadana

Areas vulnerables

Ciudades intermedias

...

Citizens Participation

Ciudad de las personas

Intermediate Cities

Esazu n

Colaboración ciudadanía/técnico/ adminisn Weak Areas Citizens´ City

Estrategia global

Collaboration

Global Strategy

Citizens, Technicians, Administration

Interpretando…Herrera

Ciudad jardín de loiola

Interpretating…Herrera

Garden City of Loiola

Añorga

...

Fig. 1. Esquema general . General diagram ARCHITECTURE AND CRISIS

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colaboración con el Departamento de Arquitectura de la UPV/EHU, Hiria Kolektiboa y el grupo Herripe Auzo Elkartea de Herrera. El concurso se desarrolló en dos fases: la primera fase concluyó a finales de julio del 2010, con la entrega de las propuestas para el conjunto del barrio y la exposición y presentación de estas, en el marco del Encuentro “Arquitecturas Colectivas” que se celebró en Pasaia. A lo largo de este encuentro, cada concursante tuvo la oportunidad de exponer su proyecto a la ciudadanía directamente implicada. Y para la entrega final del concurso y exposición en el bar el Nido del barrio, los participantes pudieron recoger las aportaciones de los vecinos (Fig. 2).

had the opportunity of showing its project to the directly involved citizens. And in the final deliverable of the competition and the exhibition in the Nido bar of the neighborhood, the participants could collect the aportations of the neighbors (Fig. 2). In this first experience, it was very gratifying the implication of some neighbors and the disposition of the participants to work in a different way. Nonetheless, the desired level of exchange of information between participants and citizens was not reached, and not counting with the suitable administrations, the administrative viability of the proposals was not considered (Fig. 3, 4).

Teórica en la escuela de arquitectura Theorical Workshop in the Architecture School Visita guiada al barrio Guided visit to the neighborhood Fase 1: diagnóstico y 1ª propuesta 1st Stage: diagnosis y 1. proposal Exposición y presentación de las propuestas a los vecinos Exhibition and presentation of the proposal to the neighbors Fase 2: elaboración propuestas definitivas 2nd Stage: ellaboration of the definitive proposals Exposición en el barrio y en la Escuela de Arquitectura Exhibition in the neighborhood and in the School of Architecture Fiesta final Final party Fig. 2: Secuencia general del proceso. General process sequence

En esta primera experiencia fue muy gratificante por la implicación de algunos vecinos y la disposición de los participantes a trabajar de una manera diferente. Sin embargo, no se logró el nivel de intercambio de información deseado entre la ciudadanía y los concursantes, y al no contar con la participación de las administraciones competentes, no se consideró la viabilidad administrativa de las propuestas.

La continuidad: Esazu 2 En vista de las carencias detectadas en la primera edición, y con el fin de que el resultado del concurso fuera lo más viable y real posible, se trabajó desde el inicio (sobre todo en la elección del área y el desarrollo de la metodología) en colaboración con representantes de los Departamentos de Medio Ambiente,

Fig. 3. Fiesta. Party 166

The Continuity: Esazu 2 After the appreciated faults of the first edition, and with the objective of making the contest results were as feasible and real as possible, it was worked from the beginning (principally in the choice of the place and the development methodology) in collaboration with representants of the Departments of Environment, Urbanism, Culture and citizen participation from the Council of Donostia-San Sebastian. In various meetings celebrated during the fall of 2010 the limits and possibilities of the project and the methodologies of the participative process were established and the neighborhood of City Garden of Loiola was selected for the contest of ideas (Fig. 5). In this case an effort was made to increase the contact between the participants and make the commu-

Fig. 4. Expo en la escuela. Exhibition in the School EUROPEAN CONFERENCE ON ENERGY EFFICIENCY AND SUSTAINABILITY IN ARCHITECTURE AND PLANNING


Urbanismo, Cultura y Participación ciudadana del Ayuntamiento de San Sebastián. En varias reuniones celebradas durante el otoño de 2010 se definieron los límites y las posibilidades del proyecto y la metodología del proceso participativo y se eligió el barrio Ciudad Jardín de Loiola para el concurso de ideas(Fig. 5). En esta ocasión se hizo un esfuerzo por aumentar el contacto entre los participantes y facilitar la comunicación entre los concursantes y ciudadanía. Para ello se diseño un proceso participativo específico con objetivos concretos, con una duración relativamente corta, alrededor de 4 meses. La metodología propuesta se basó en mecanismos participativos de acción directa en las que la ciudadanía, una vez informada, podía participar en múltiples talleres junto con los concursantes. Se mantuvo la misma estructura general que en ESAZU1 (Fig.2), pero en esta ocasión, se diseñaron actividades concretas en cada una de ellas donde se trabajaban temas clave para la regeneración como la densidad, los usos o las infraestructuras y equipamientos. Aunque todas estas actividades formaban parte de un proceso continuo, se concibieron como etapas cerradas con objetivos e instrumentos concretos; cada una de ellas comenzaba con la divulgación del estado del proceso y finalizaba con la devolución de los resultados de dicha fase a los participantes (Fig. 6). La aplicación de esta metodología mejoró francamente los resultados: se logró llevar a cabo un proceso participativo de calidad y consecuentemente las propuestas para la regeneración del barrio se ajustaron más a las necesidades y posibilidades del barrio.

nication easier between contestants and citizens. For this, an specific participative process with particular objectives was created, with a relatively short duration of around 4 months. The proposed methodology was based on participative mechanisms of direct action where the citizens, once informed, could participate in the various workshops together with the contestants. It was maintained the same general structure as ESAZU 1 (Fig.2), but in this occasion, particular activities were designed in each one of them where fundamental matters are worked for the regeneration like density, uses, or infraestructures and equipments. Although all of these activities were part of a continuous process, were conceived as closed stages with particular objectives and instruments; each one of them started with the spreading of the state of the process and finished with the return of the results of that stage to the participants (Fig. 6). The application of this methodology really improved the results: a quality participative process was carried out and consequently the proposals for the regeneration of the neighborhood were more fitted to the necesities and posibilities of the neighborhood.

Future esazu n When the third ESAZU edition has been outlined, a reflexion about the posibility of giving that initiative an additional value has been made, considering the different proposals of the competitions not only as the addition of concrete and isolated interventions in its specific reality, but as a part of a wider project, a city project for Donostia-San Sebastian. Based on the diagnosis of the municipality, drafted on the work frame of Diagnosis of the necessities of

Fig. 5: Ciudad jardin. Garden City

Fig. 6: Talleres. Workshop

ARCHITECTURE AND CRISIS

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Futuro esazu n Al perfilarse la tercera edición de ESAZU se ha reflexionado acerca de la posibilidad de dar a dicha iniciativa un valor añadido, considerando las diferentes propuestas de los concursos no como una suma de intervenciones puntuales y aisladas en su realidad especifica, sino como parte de un proyecto más amplio, de un proyecto ciudad para Donostia. En base al diagnóstico del municipio, redactado en el marco del trabajo Diagnóstico de las necesidades de intervención en la renovación del parque edificatorio de la CAPV, se ha definido un mapa de Donostia que identifica las áreas más vulnerables del municipio desde el punto de vista edificatorio, urbanístico, medioambiental y socio-económico. En ese mapa se remarcan unos ejes urbanos prioritarios que, a partir de su regeneración integral, deberían definir una nueva estructura urbana para una ciudad más equilibrada y Incluyente. En el futuro, la iniciativa ESAZU se enmarcará en este marco global de la ciudad y mediante las reflexiones teóricas y la puesta en práctica de las mismas mediante los concursos, tratará de avanzar en la estrategia de regeneración de la ciudad.

intervention in the renovation of the building environment of the Autonomical Community of the Basque Country, a map of Donostia-San Sebastian has been drawn that identifies the weaker areas of the city from the point of view of the buildings, urbanism, environment and socio-economic. In that map,it is emphasized various prioritary urban axis, that from its integral regeneration, should define a new urban structure for a better balanced and including city In the future, the ESAZU initiative will be placed in this global frame of the city and through the theorical reflexions and the practice of them throught the competitions, try to move in the strategy of the city regeneration.

Nota Note La información se encuentra disponible en facebook en la página web www.esazu.org. The information can be find on Facebook and in the web page www.esazu.org.

Fig. 7: Plano Donostia. Donostia-San Sebastian Plan

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Evaluación de la sostenibilidad del proyecto y construcción de edificios escolares en Cataluña Sustainability assessment of the design and construction of school buildings in Catalonia

Author/s: Oriol Pons Valladares, Antonio Aguado de Cea Institution or Company: Barcelona Tech (UPC), Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Barcelona (ETSAB),

Abstract This paper presents a research project carried out in Catalonia in order to determine the most sustainable technology to construct schools. Its objective is to determine the building system with the least economic, environmental and social impact to design and construct preschool and elementary school centers in the 2000s. After comparing different sustainability assessment tools, the author decided to use the Integrated Value Model for Sustainable Assessment (MIVES). Therefore, a decision-making format was designed which exclusively included the most important and discriminatory indicators: building costs and timeframes, water and energy consumption, CO2 emissions, construction waste, security, flexibility… applicable to different phases of a building’s life cycle. In various seminars, experts decided these indicators, their weights and value functions. As a result, a specialized sustainability assessment tool has been obtained, which has been tested in analyzing 4 technologies used to build the schools included in this research project sample: on site concrete and prefabricated concrete, steel and wood. The main conclusions of the analysis applicable to the schools in this sample are: a) industrialized concrete and steel systems are the most sustainable technologies; b) the studied prefabricated wood system, although being an excellent construction technology, is not the best option; c) in situ concrete technology is the least sustainable system and should be improved. ARCHITECTURE AND CRISIS

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Introducción

Introduction

Hace 18 años de la primera Conferencia Europea de Ciudades y Pueblos Sostenibles. La arquitectura, el sector de la construcción y todos los profesionales implicados tenemos importantes retos ambientales, económicos y sociales. En la última década ha habido un proceso de concienciación y en este momento todos somos conocedores del excesivo impacto ambiental del sector. Por ejemplo en España, los procesos constructivos y el uso resultante de los edificios causa el 32% del consumo de energía, el 30% de emisiones de CO2, y el 30% de los residuos sólidos generados 1.

It has been 18 years since the first European Conference of Sustainable Cities and Towns took place. Architecture, the building sector and all the professionals involved, have important environmental, economic and social challenges. In the last decade there has been an awareness process and at this moment we are all conscious of the excessive environmental impact within this sector. For instance in Spain, building processes and the resulting use of edifices cause 32% of total energy consumption, 30% greenhouse gas CO2 emissions and more than 30% solid waste generation1.

En los últimos 4 años hemos presenciado como el sector de la construcción ha contribuido en la crisis económica y se ha visto afectado por la misma. También nos hemos concienciado que los usuarios de nuestra arquitectura valoran y exigen su confort, seguridad, adecuación a las actividades que se realizan… Y en el caso de los edificios escolares, el propio edificio puede ser utilizado como material escolar a partir del cual aprender 2.

In the past 4 years we have seen how the building sector has contributed to the economic crisis and has been affected by it. We have also become aware that the users of our architecture value and demand their comfort, safety, adequateness to the activities being developed… And in the particular case of school buildings, the edifice itself can be used as pedagogical material from which we can learn2.

Pero aun teniendo todos claros los retos de sostenibilidad, pocos de los edificios construidos reflejan esta concienciación sobre aspectos ambientales, económicos y sociales. Esta comunicación expone parte de una extensa investigación que está trabajando hacia una arquitectura escolar más sostenible. Esta investigación está estudiando la arquitectura escolar desde diferentes puntos de vista: tecnológico, pedagógico, histórico, ambiental… Y entre otras acciones ha desarrollado una herramienta de evaluación de sostenibilidad de las tecnologías utilizadas para construir edificios escolares. Esta herramienta se presentó a principios de año en el artículo “Integrated Value Model for Sustainable Assessment applied to technologies used to build schools in Catalonia, Spain” 3. Para definirla se tuvo en cuenta una muestra de 386 centros de educación de infantil y primaria construidos en los años 2000 en Catalunya4.

La herramienta de análisis de sostenibilidad El objetivo era encontrar la tecnología constructiva con menor impacto ambiental, económico y social en la construcción de centenares de centros educativos de infantil y primaria. Se compararon distintas herramientas de análisis de sostenibilidad: BREEAM, CASBEE, DGNB, EcoEffect, Green Globes, Green Star, HQE, BEAM, LEED, VERDE... Se tuvo en cuenta si la herramienta: era completa e incluía indicadores ambientales, económicos y sociales; si permitían el análisis de edificios escolares… Todas estas herramientas y sus predecesoras han permitido avanzar hacia una arquitectura más sostenible. Han aportado metodología y han contribuido a concienciar el sector de la construcción, aunque básicamente sólo sobre la necesidad de reducir su 170

But even though sustainability challenges are clear, few finished buildings reflect this awareness about environmental, economic and social aspects. This report exposes part of a broad investigation that focuses on developing a more sustainable educational architecture. This investigation studies school buildings from different points of view: environmental, historic, technological, pedagogical… And amongst other actions it has developed a sustainability assessment tool to evaluate the technologies used to build school buildings. This tool was presented at the beginning of the year in the article “Integrated Value Model for Sustainable Assessment applied to technologies used to build schools in Catalonia, Spain”3. A sample of 386 preschool and elementary school edifices built in the 2000s in Catalonia4 were taken into account to define this tool.

The sustainability assessment tool The objective was to find the building technology which had the lowest environmental, economic and social impact in the construction of hundreds of preschool and elementary centers. Different sustainability assessment tools were compared: BREEAM, CASBEE, DGNB, EcoEffect, Green Globes, Green Star, HQE, BEAM, LEED, VERDE... The reseachers took into account if the tool: was complete and included environmental, economic and social indicators, if it was possible to assess school buildings… All these tools and their predecessors have contributed to move forward to a more sustainable architecture. They have brought methodology and they have contributed to raise awareness in the construction sector, although their influence mainly bears on the necessity to reduce the environmental impact. Following the conclusions of this comparative study, the research team decided to use the Integrated

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impacto ambiental. Siguiendo las conclusiones de este estudio comparativo se decidió utilizar el Modelo Integrado de Valor para una Evaluación Sostenible (MIVES), el cual es un método multicriterio utilizado con éxito en diferentes ámbitos, habiéndose incluido en la instrucción del hormigón estructural española (5) . Se escogió MIVES porque permitía una evaluación de sostenibilidad completa y a su vez era ágil en las evaluaciones de edificios urgentes como los de la muestra. MIVES también permitió combinarse con un Análisis de Ciclo de Vida simplificado 6. Siguiendo MIVES se construyó el árbol de toma de decisión de la Tabla 1, que incluye únicamente los indicadores más importantes y discriminatorios (3), ya

Value Model for Sustainable Assessment (MIVES), which is a Multi-Criteria Decision Making Tool that has already been applied to several areas, having been included in the Spanish structural concrete standards (5). MIVES was chosen because it permitted one to obtain a complete sustainability assessment, plus the tool permitted rapid assessments for buildings with tight timeframes, such as the schools in this sample. MIVES could also be combined with a simplified Life Cycle Assessment6. Following MIVES, the decision making format in Table 1 was built, which includes only the main and the most discriminatory indicators3. This format was developed due to the utmost importnace of having

Tabla 1. Árbol de toma de decisión y pesos en porcentaje. Decision-making tree and weights in percentage. ARCHITECTURE AND CRISIS

171


que para una buena decisión, es de gran importancia un adecuado árbol de requerimientos, en el que el número de indicadores no sea excesivo.

an adequate requirement format, whose indicator amount is not excessive, in order to obtain a correct assessment decision.

• El requerimiento económico incluye 5 indicadores que evalúan: los costes previstos de construcción y de 50 años de mantenimiento, los plazos de construcción y la probabilidad de desviación de ambos. No se considera el coste de uso porque no es discriminante ni el coste del fin de vida, que está incluido en el indicador medioambiental I13.

• The economic requirement includes 5 indicators which assess: construction and maintenance cost over 50 years, construction timeframes and the probability of deviation in both. The cost of buildings usage is not considered because it is not discriminatory. The end of life cost has not been considered either because it is taken into account in the environmental indicator I13.

• El requerimiento medioambiental considera 5 fases del ciclo de vida: 1) extracción y fabricación; 2) transporte; 3) construcción y montaje; 4) uso y 50 años de mantenimiento; 5) fin de vida. Este requerimiento se basa en un ACV simplificado sobre estas tecnologías 12, que de las 5 fases del ciclo estudia 4 indicadores: emisiones de CO2, consumo de energía, consumo de agua y residuos sólidos. Sólo se incluyen los indicadores más significativos y más discriminantes para cada fase. Por ejemplo, el consumo de agua durante la fase 3 no se tubo en cuenta porqué, en el caso más desfavorable, era menos del 0.01% del agua consumida durante todo el ciclo de vida. • El requerimiento social incluye 4 indicadores que analizan: capacidad de las tecnologías de desmontar y cambiar sus partes durante el uso del edificio y probabilidad de desviación de esta capacidad; riesgos de accidentes en la construcción y el montaje. Se han descartado diversos indicadores no discriminantes como la facilidad de ampliar el edificio o la seguridad en la industria. Los 3 requerimientos, 9 criterios, 17 indicadores y su peso (i) se decidieron en seminarios de expertos mediante procesos de análisis jerárquico (7). Para cada indicador se definió una función de valor (8), también en seminarios y basándose en extensa y rigurosa bibliografía 9 y 10. Estas funciones varían entre 0 y 1, siendo 0 la mínima satisfacción y 1 la máxima satisfacción de cada indicador, aunque son el resultado de 17 indicadores con unidades distintas. Estos valores adimensionales Vi (xi) pueden agrefgarse y así se obtiene el índice global de sostenibilidad V de la ecuación 1.

• Environmental requirement considers 5 LCA phases: 1) extraction and production; 2) transport; 3) construction and assembly; 4) use and maintenance over 50 years; 5) end of life. This requirement is based on a simplified LCA about these 4 technologies (6) that from the 5 life cycle phases studies 4 indicators: CO2 emissions, energy consumption, water consumption and solid waste production. Only the most significant and discriminatory indicators for each phase are included. For example, water consumption during the building and assembly phase is not considered because, in the most unfavorable case, it is less than 0.01% of the whole life cycle water consumption. • The social requirement includes 4 indicators which analyze: technologies capacity to disassemble and change their parts during the building’s usage and this capacity probability of deviation; construction and assembly accident risk. Several social indicators have been rejected because they were not discriminatory, such as the ease to enlarge edifices or the industry workers’ safety. These 3 requirements, 9 criteria, 17 indicators and their weights (i) were decided by experts at various seminars using Analytic Hierarchy Process (7). A value function (8) was defined for each indicator, being based on numerous and rigorous references, cited in accompanying bibliography 9 and 10. These functions vary from 0 to 1, 0 being the minimum satisfaction and 1 the maximum satisfaction for each indicator, although they are the result of 17 indicators with different units. These adimensional values Vi(xi) can

[1]

Las 17 funciones de valor dependen de 5 parámetros, como se observa en la ecuación 2. Estos parámetros permiten definir su forma y consecuentemente en cómo cada variación del valor del indicador se traduce en la escala adimensional. Por ejemplo, si la forma es en S las variaciones iniciales y finales tendrán una variación en valores adimensionales menores que las variaciones centrales. En la ecuación 2, A es el valor que genera Xmax (la abscisa del indicador), y Xalt es la abscisa del indi172

be aggregated in order to obtain the global sustainability index V from equation 1. These 17 value functions depend on 5 parameters, as can be seen in equation 2. These parameters define its shape and consequently how each indicator value variation is translated to the adimentional scale. For example, if the function shape is an S, then the initial and final indicator value variation will have an adimensional value variation smaller than the middle value variation.

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[2]

cador evaluado que genera un valor Vind. Pi es un factor de forma que define si la curva es cóncava, convexa, recta o con forma de “S”. Ci establece, en curvas con Pi>1, el valor de la abscisa en el que se produce el punto de inflexión. Ki define el valor de la ordenada del punto Ci. B es el factor para que la función se mantenga en el rango de 0 a 1 y está definido por la ecuación 3.

In equation 2, A is the response value Xmax (indicator’s abscissa), and Xalt is the assessed indicator abscissa which generates a value Vind. Pi is a shape factor that defines if the curve is concave, convex or shaped as a “S”. Ci establishes, in curves with Pi >1, abscissa’s value for the inflexion point. Ki defines the response value to Ci. B is the value that

[3]

Los valores de los 5 parámetros de cada indicador se muestran en la Tabla 2. De las 17 funciones de valor, 8 son convexas decrecientes (CvxD), 5 son lineales decrecientes (SD) y 4 son cóncavas decrecientes (CcvD). Las convexas son para los indicadores en los cuáles una satisfacción parcial ya es suficiente para la administración, como: los plazos de construcción, los indicadores medioambientales... En cambio las cóncavas son para aquellos en los cuáles la administración exige una valoración máxima, por ejemplo la seguridad. En las funciones decrecientes se ha tomado como valoración más satisfactoria el valor cero y menos satisfactorio el valor más deficiente de los sistemas estudiados.

Tabla 2. Parámetros de la función de valor de cada indicador. Parameters of each indicator value function ARCHITECTURE AND CRISIS

keeps the function in the range from 0 to 1 and it is defined in equation 3. These 5 parameters values for each indicator are shown in Table 2. From the 17 value functions, 8 decrease convexly (CvxD), 5 decrease lineally (SD) and 4 decrease concavely (CcvD). Convex functions are for indicators which the administration accepts a partial satisfaction, such as: construction timeframes, environmental indicators… On the other hand, concave functions represent indicators which the administration demands a maximum value, such as safety. Decreasing functions have 0 as the most sa-

Ix

Unidad/ Unit

X max.

X min.

C

K

P

Forma/ Shape

I1

(€/m²)

1800

0

300

1

1

CvxD

I2

(%)

20

0

20

0.01

1

SD

I3

(€/m²)

800

0

800

0.01

1

SD

I4

(meses/ months)

20

0

5

1

1

CvxD

I5

(meses/ months)

4

0

1,5

1

1

CvxD

I6

(m³/m²)

30.000

0

9000

1

1

CvxD

I7

(kgCO2/m²)

750

0

250

1

1

CvxD

I8

(MJ/m²)

7000

0

2000

1

1

CvxD

I9

(kgCO2/m²)

33

0

12

1

1

CvxD

I10

(kgCO2/m²)

45

0

45

0.01

3

CcvD

I11

(kg/m²)

130

0

130

0.01

3

CcvD

I12

(kgCO2/m²)

800

0

150

1

1

CvxD

I13

(kg/m²)

1500

0

1500

0.01

1

SD

I14

(%)

100

0

100

0.01

1

SD

I15

(%)

100

0

100

0.01

1

SD

I16

(puntos/ points)

250

0

250

0.01

3

CcvD

I17

(puntos/ points)

1000

0

1000

0.01

3

CcvD 173


Fig.1. Ejemplo del proceso de construcción con el sistema de hormigón armado in situ. Building process example of the on site reinforced concrete system.

Fig.2. Ejemplo del proceso de montaje con la tecnología de hormigón prefabricado. Assembly process example of the precast concrete technology.

Fig.3. Ejemplo del proceso de construcción con el sistema de acero industrializado. Construction process example of the industrialized steel building system.

Fig.4. Ejemplo del proceso de montaje con la tecnología de madera prefabricada. Assembly process example of the prefabricated wood technology.

Evaluación de tecnologías

tisfactory value and take the worst value of the studied systems as the least satisfactory.

De todas las tecnologías utilizadas3 para construir las escuelas de la muestra, se evalúan 4 sistemas representativos: a) El sistema de hormigón armado in situ (Fig.1), es el que se ha usado más para construir escuelas (en un 60% del total). Estas escuelas tienen estructura de hormigón armado hiperestática unidireccional o bidireccional de hasta 3 plantas. Normalmente tienen fachadas de fábrica de ladrillo con cámara de aire cerrada. b) La tecnología de hormigón prefabricado (Fig.2) se ha utilizado para construir el 41% de los centros prefabricados. Estos centros tienen una estructura 174

Technologies assessment Among all the technologies3 used to build the schools in this sample, 4 representative systems are assessed: a) On site reinforced concrete system (Fig.1) is the one used the most to build schools. These schools have a reinforced concrete hyperstatic structure, which is either bidirectional and up to 3 stores high. They usually have masonry wall façades with closed air chambers.

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isostática de hormigón armado prefabricado unidireccional. Sus fachadas suelen ser de paneles prefabricados de hormigón armado con cámara de aire cerrada. c) El sistema de acero industrializado (Fig.3) se ha utilizado para el 21% de escuelas prefabricadas. Estas escuelas están formadas de módulos prefabricados tridimensionales de perfiles metálicos con forjados mixtos. Las fachadas son de entramado de acero aplacado con diversos componentes posibles. d) La tecnología de madera prefabricada (Fig.4) ha tenido un uso anecdótico (menos de un 4% de las escuelas prefabricadas) pero utiliza otro material con un comportamiento medioambiental destacado. Las escuelas resultantes tienen una estructura de madera laminada de paneles, módulos portantes y placas de forjado. Las fachadas resultan de aplacar paneles de acabado. Los resultados de esta evaluación son los índices de sostenibilidad de las 4 tecnologías, que se presentan en la Tabla 3 y son aplicables a las escuelas de la muestra. Estos índices indican que estos 4 sistemas pueden mejorar en: - La tecnología de hormigón prefabricado debe mejorar: los indicadores ambientales, sobretodo en la fase 1 de extracción y fabricación; y los indicadores sociales, principalmente la baja flexibilidad y reversibilidad. - El sistema de acero prefabricado debe optimizar: los indicadores ambientales, principalmente en la fase 1 de extracción y fabricación; y la fase 2 de transporte, reduciendo la distancia de la industria al solar. - La tecnología de madera debe mejorar: indicadores ambientales de la fase 2, reduciendo la distancia de la industria al solar; indicadores económicos como su durabilidad y mantenimiento. - El sistema de hormigón in situ debe mejorar la mayoría de indicadores: económicos (plazos y su des-

b) Precast concrete technology (Fig.2) has been used to build 41% of prefabricated educational centers. These centers have a reinforced concrete isostatic unidirectional precast reinforced concrete structure. Their façades are normally finished with precast panels and have a closed air chamber. c) Industrialized steel building system (Fig.3) has been used to build 21% of prefabricated schools. These schools are composed of metallic room modules having steel frames and composite slabs. Façades are steelwork frames which can be covered with different types of panels. d) Prefabricated wood technology (Fig.4) has had an anecdotic application but uses another material which has an outstanding environmental behavior. Finished schools have a timber structure composed of load bearing walls, load bearing room modules and slabs. Façades are constructed by fixing finishing boards to the timber structure. The results of this assessment are the 4 technologies sustainability indexes, which are shown in Table 3 and are applicable to the schools in this sample. These indexes show that these 4 technologies could improve as follows: - Precast concrete technology should improve: environmental indicators mainly from phase 1 extraction and production; and social indicators, mainly its low flexibility and reversibility. - Prefabricated steel system ought to improve: environmental indicators from phase 1 extraction and production and from phase 2 transport, and should reduce the distance from site to factory. - Word technology should improve: environmental indicators from phase 2, reducing the distance from site to factory; and economic indicators such its durability and maintenance. - On site concrete system should improve most of its indicators: economic criteria (timeframes and its deviation); environmental indicators (construction

Índices de los requerimientos/ Requirements indexes Tecnología/ Technology

Económico/ Economic

Ambiental/ Social Environmental

Índice global/ Global index

Sostenibilidad/ Aplicación/ Sustainability Application

c) Hormigón prefabricado/ Precast concrete

0.83

0.64

0.55

0.72

b) Acero prefabricado/ Prefabricated steel

0.81

0.51

0.78

0.71

27%

0.53

0.58

0.73

0.59

13%

0.38

0.41

0.17

0.35

d) Madera prefabricado/ Prefabricated wood a) Hormigón in situ/ On site concrete

Mayor

Menor

59%

0,4%

Tabla 3. Índices globales y de los requerimientos. Aplicación: porcentaje de la superficie acumulada de escuelas construidas con cada tecnología. Global index and requirements indexes. Application: schools’ surface accumulated percentage for each technology. ARCHITECTURE AND CRISIS

175


viación); medioambientales (residuos en la fase de construcción y fin de vida); sociales (baja flexibilidad y altos riesgos de accidentes). La aplicación práctica de estas tecnologías no ha respondido a los criterios de sostenibilidad, porqué las escuelas de la muestra se construyeron sin tener en cuenta estos criterios, sino según varios condicionantes susceptibles de evolucionar: a) un rechazo político, social y técnico hacia los prefabricados; b) la capacidad productiva y ejecutiva de las industrias y constructoras; c) la reciente implementada tecnología “d”.

Conclusiones y recomendaciones La herramienta de evaluación de sostenibilidad resultante es: especializada para el objeto de estudio; ágil; tiene en cuenta la aplicación de la tecnología en el proyecto arquitectónico y en la escuela resultante; es capaz de dar índices globales y parciales desglosados. Se considera que esta metodología sería capaz de evaluar objetos de estudio similares si previamente se reconfigurara un árbol específico. Para construir las escuelas de la muestra: a) las tecnologías de acero y hormigón prefabricados son las más sostenibles; b) el sistema de madera estudiado tiene un índice inesperadamente bajo, siendo una tecnología excelente que, para este objeto de estudio en el cual el centro de producción es lejano (1600 km), no es la mejor opción; c) la tecnología de hormigón in situ es la menos sostenible y debería ser rediseñada antes de utilizarla en el futuro.

waste and end of life); social criteria (low flexibility and high risk of accidents). The application of these 4 technologies has not responded to sustainability criteria, because the schools in this sample were built without taking into account these criteria but depended on different circumstantial factors: a) political, social and technical rejection of prefabricated construction; b) both factory and contractor productive and executive capacity; c) a recently implemented PT system.

Conclusions and recommendations The resulting sustainability assessment tool is specialized for the object of study; quick; takes into account applying this technology in the architectural project and in the finished school; it is capable of giving global and partial detached indexes. The authors consider that this methodology could be able to assess similar objects of study if its usage was previously reconfigured. To build these sample schools: a) prefabricated concrete and steel technologies are the most sustainable; b) the wood system studied has an unexpectedly low index, being an excellent technology that, for this object of study in which the production center is remote (1600 km), is not the best choice; c) on site concrete technology is the least sustainable technology and should be redesigned before using it in the future.

Esta investigación trabajará para que en el futuro próximo se construyan las escuelas siguiendo criterios de sostenibilidad. El uso de la herramienta definida en este estudio nos permitirá tener mejores escuelas en el futuro.

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La construcción del espacio litoral. Una aproximación desde el marco legal Building-up the littoral space. An approach from the legal framework

Author/s: Raquel Rodríguez Alonso Institution or Company: Universidad Politécnica de Madrid

Abstract It is impossible to understand, define or act in the littoral without taking into account at least three points of view, and the relationships and interactions within them: the physical processes of the coastal system, the legal and jurisdictional complexity that determines the type and scope of the action, and the use of the coast as an economic, cultural and productive resource. In José Manuel Barragán’s words, that relationship is so schematized: natural resources constitute productive system’s ground, whereas legal and administrative machinery establishes relationships between those and this (1). As a social-political creation regulating the way of acting on a territory, the legal system reflects, in each historical moment, uses, priorities and goals over the territory. Legal system develops many times seeking for balancing or correcting past and present mistakes but, obviously, is unable to foreseen its own future deficiencies. Assuming that it is one of the main tools for defining the interventions within the littoral, the prescriptions it contains have been fundamental part in the building of the littoral social space, and in the destruction of the ecological system. Therefore, the analysis of the legal framework will allow establishing each time weaknesses, social and economic value granted to the territory and challenges for the future. ARCHITECTURE AND CRISIS

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Introducción

Introduction

Desde tiempos inmemoriales, el valor estratégico del litoral estuvo enmarcado dentro de la defensa militar del territorio, condicionando su forma de utilización y ocupación, así como el sistema de asentamientos urbanos. Con excepción de algunas poblaciones vinculadas y sostenidas por la existencia de puertos o abrigos naturales, muchas veces relacionadas con la industria militar1, la costa, vulnerable a los ataques extranjeros, estaba despoblada. Ejemplo de ello son los sistemas de torres vigía construidas a lo largo del litoral mediterráneo durante el siglo XVI, o la situación de algunas ciudades mediterráneas, Valencia o Castellón, respecto al litoral: ubicadas en el interior, la relación con la costa se establecía a partir de un segundo asentamiento a pie de mar, de mucho menor tamaño, los Graos. Entre las actividades de explotación de los recursos costeros ajenas a la actividad militar, destacaban la pesca o la industria del salazón.

From time immemorial the strategic value of the coastline was framed by the military defense of territory, conditioning its manner of use and occupation, as well as the system of urban settlements. With the exception of some towns bound and sustained by the existence of ports or natural shelters, often linked to the military industry1, the coast, vulnerable to the foreign attacks, was depopulated. Example of this are the systems of watchtowers built along the Mediterranean coast during the sixteenth century, or the situation of some Mediterranean cities, Valencia and Castellon, on the coast: located in the interior, the relationship with the coast was established by a second settlement walk from sea, much reduced in size, the Graos. Apart from the military activity, among the activities for the exploitation of the coastal resources highlight fishing or salt industry.

Durante el siglo XIX y, en paralelo al proceso de industrialización que se desarrolla en Europa, el valor estratégico militar va en disminución, resurgiendo nuevos valores vinculados a sus características naturales y de oportunidad. Sin perder del todo su valor defensivo, el litoral resurge como fuente de recursos económicos y productivos y como elemento de ocio y disfrute personal. Desde ese momento, las transformaciones económicas y sociales van a provocar un cambio significativo en la relación entre el hombre y la costa que dará paso a la construcción del espacio litoral actual. Los cambios que se desarrollan en el espacio litoral tendrán su origen en dos fenómenos diferentes: el litoral como lugar de ocio y disfrute de la población, destacando los baños de mar (balnearios) y el nacimiento de los deportes naúticos2, ambos asociados a las clases pudientes; y el litoral como fuente de recursos económicos con un alto grado de accesibilidad vinculado al transporte marítimo. En este primer periodo, el desarrollo de nuevas actividades económicas y la construcción y ampliación de puertos e infraestructuras de comunicación se convertirán en la base del crecimiento urbano, dando pie también al origen de nuevos conflictos. Varias son las causas que motivarán la ruptura entre puerto y ciudad que, hasta ese momento, habían funcionado de forma integrada. El desarrollo industrial acabará con la dependencia que el transporte marítimo tenía de la fuerza humana (12). El ámbito de influencia de los puertos se va ampliando, trascendiendo el tejido urbano adyacente y el ámbito local, sobre todo con la llegada del ferrocarril (13). Por otro lado, la importancia estratégica de los puertos dará lugar a la constitución de las Juntas de Obras que provocan también la separación en la gestión de ambos espacios. De este modo, el puerto que había constituido el porqué de muchos núcleos urbanos y se consolida como origen del crecimiento de la ciudad, se desa178

During the nineteenth century and, in parallel to the industrialization process being developed in Europe, the military-strategic value is declining, re-emerging new values related to the natural characteristics and of opportunity. Without losing his defensive value, the coastline has reemerged as a source of economic and productive resources and as an element of leisure and personal enjoyment. Since then, the economic and social transformations will cause a significant change in the relationship between the man and the coast that will give way to the construction of the current coast space. Changes developed since then in the coastline are caused by two different phenomena: the coastline as a place of leisure and enjoyment of the population, highlighting the sea baths and the birth of water sports2, both associated with wealthy classes; and the coastline as a source of economic resources with a high degree of accessibility linked to maritime transport. In this first period, the development of new economic activities and communication infrastructures will become the basis of urban growth, setting also roots for new conflicts. Several causes will lead then to a breach between the port and the city, which had worked in an integrated manner until that time. Industrial development will end the dependency of sea transport with the human strength (12) . The scope of influence of the ports is widening, transcending the adjacent urban fabric and the local level, especially with the arrival of railroads (13). On the other hand, the strategic importance of the ports will give rise to the establishment of the Boards of Works which also cause separation in the management of both spaces. In this way, the port, which was the why of many towns and that consolidates as the origin of the city’s growth, will be held regardless of them and, many times, against them. Some examples of the evolution of ports are related to mining and lead smelleding (6) .Adra’s port has its origin in the mid-nineteenth century, with the construction of a jib for wood in San Andres’ smelleder, with impor-

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rrollará independientemente de éstas y, en muchas ocasiones, en su contra. En algunos casos, la evolución de los puertos está relacionada con la minería y la fundición del plomo (6). El puerto de Adra tiene su origen a mediados del XIX, con la construcción de un pescante de madera por parte de la fundición San Andrés, con importante carga y descarga asociada a la industria del plomo afincada en el entorno. A mediados del siglo XIX se construye también el puerto de Almería para la exportación de uva y hierro. A finales del XIX se inicia la construcción del puerto de Gijón que por su difícil situación geográfica necesitaba el puerto para transportar la producción de la industria siderúrgica y la hulla de las cuencas mineras interiores, con difícil conexión terrestre con el resto de la península. Es también por estas fechas cuando vuelve a recuperarse el concepto de dominio público marítimo terrestre. El valor estratégico de la costa como territorio dio lugar desde el origen del derecho civil3 a la regulación de la propiedad y los usos que en él podían desarrollarse. Entendido como bien de dominio nacional y uso público cuyo titular es la nación como conjunto de ciudadanos (8,9) tiene su origen en el Derecho Romano que señalaba que el mar y su ribera, al igual que el aire o el agua corriente, son cosas comunes, res communis omnium. Para los romanos, la costa representaba al menos un recurso comercial4, un recurso alimenticio, y un recurso defensivo. Este mismo concepto es recogido posteriormente en la Ley III de las Partidas del Rey Alfonso X El Sabio, en el Siglo XIII (8,9). La Ley de Aguas de 1866, que regula tanto las aguas terrestres como las marinas, incluye dentro del dominio público las costas o fronteras marítimas del territorio español, con sus obras, ensenadas, calas, radas, bahías y puertos; el Mar litoral, o la zona marítima que ciñe las costas, en todas la anchura determinada por el derecho internacional; y las playas, entendiendo por tales el espacio que alternativamente cubren y recubre las aguas en el movimiento de la marea. Forma su límite interior o terrestre la línea hasta donde llegan las más altas mareas y equinocciales. En las zonas en las que las mareas no fueren sensibles se toma como referencia la línea adonde llegan las aguas en las tormentas o temporales ordinarios (Art. 1). La regulación la utilización del litoral, recogida en los artículos 12 a 29, responde a la doble función asignada a la costa, explotación económica de los recursos, y ocio y disfrute personal de la costa, distinguiendo, respectivamente, entre usos sujetos a concesión, y usos públicos. Se señalan como usos públicos: la navegación dentro del mar litoral para todos los buques nacionales o extranjeros; las operaciones de carga y descarga sobre los muelles o embarcaderos; el derecho de pescar desde la playa; el uso de las aguas del mar; y las playas, definiendo como actividades permitidas para todos pasearse, ARCHITECTURE AND CRISIS

tant loading and unloading associated with the lead industry settled down in the environment. In the midnineteenth century is built also Almeria’s port to export grapes and iron; for the end of the nineteenth century begins the construction of Gijon’s port, that by its difficult geographical situation needed the port to transport the production of the steel and coal industry from the interior mines, with a difficult terrestrial connection with the rest of the peninsula. It is also for these dates when the concept of land sea public domain is recovered. Since the civil law origins3, the coast strategic value as territory gave way to the regulation of ownership and the uses allowed to be developed. Understood as national domain and public use goods whose owner is the nation as a set of citizens (8,9), It has its origin in the Roman Law that stated that the sea and its shores, like the air or water, are common things, res communis omnium. For the Romans, the Coast was at least a commercial resource4, a food resource, and a defensive resource. This same concept is found later on in the Act III of the King Alfonso X the Wise Partidas, in the XIIITH Century (8,9). The 1866 Water Act, which regulates both inland and sea waters, includes within the public domain coasts or maritime borders of the Spanish territory, with their works, bays, coves, estuaries, bays and harbors; the sea coast, or the maritime area that encircles coasts, in all the width determined by international law; and beaches, understanding by such the land alternately covered by the waters with the movement of tides. The interior or terrestrial limit is marked by the line up where the highest tides and equinoctials arrive. Where tides are not sensitive begins the beach by the hand of earth in the line where the waters in the regular storms or blizzards. Regulating the utilization of the coastline, stated in articles 12 to 29, responds to the dual function assigned to the coast, economic exploitation of resources and leisure and personal enjoyment of the coast, distinguishing, respectively, between uses subject to concession, and public uses. Public uses regulated are: navigation within littoral sea of national or foreign ships; loading and downloading operations over quays or boathouses; the right to fish from the beach; the use of sea waters; the use of beaches, defining as allowed activities for all to walk, to wash, to board and disembark for pleasure trips, to hang out or wipe away clothes or nets, to wash cattle and to pick sand, stones, shells, and so plants, seafood and other sea products, and to execute similar acts. Among uses upon concession highlight the building of shelters or seasonal barracks in beaches set aside for bathing during the season; the construction of quays, boathouses, shipyards, docks, salt factories or any other industrial establishment, fishing and breeding grounds for fish and shellfish and permanent buildings linked to former activities. 179


lavarse, bañarse, embarcarse y desembarcar para paseos de recreo, tender y enjugar ropas y redes, bañar ganados y recoger arena, piedras, conchas, así como plantas, mariscos y demás productos del mar y ejecutar otros actos semejantes. Entre los usos sujetos a concesión destacan el levantamiento de chozas o barracas estacionales en las playas con destino a baños durante la temporada; la construcción de muelles, embarcaderos, astilleros, varaderos, salinas fábricas o cualquier otro establecimiento industrial, pesqueras y criaderos de peces y moluscos y edificios permanentes asociados a las actividades anteriores. Además de definir el Dominio Público, la Ley de Aguas de 1866 fija determinadas servidumbres sobre los terrenos privados colindantes: la servidumbre de vigilancia litoral y la servidumbre de salvamento. La servidumbre de salvamento, regulada en los artículos 9 y 11 de la Ley, comprende una zona de 20 metros, contados tierra adentro desde el límite interior de la playa; El destino de esta reserva está basada en el concepto de seguridad: se hará uso público en los casos de naufragio para salvar y depositar los restos, efectos y cargamentos de los buques náufragos; También los barcos pescadores podrán varar en esta zona, cuando a ello los movieren el estado de la mar, y depositar momentáneamente en tierra sus efectos, sin causar daño a las heredades. De acuerdo con el uso previsto, y con la propia definición de dominio público, la servidumbre de salvamento o zona litoral terrestre no es fija, si no que avanzará conforme el mar se retirase y se retirará donde el mar avanzase, porque siempre ha de estar adherida a la playa. La servidumbre de vigilancia litoral, establecida en el artículo 10, está definida como la obligación de dejar expedita una vía, que no excederá de seis metros de anchura demarcada por la Administración Pública y está comprendida dentro de la zona terrestre litoral o servidumbre de salvamento. La ley también señala la posibilidad de internar dicha vía tierra adentro en los parajes de tránsito difícil o peligroso. Sin embargo, es de suponer que esta servidumbre es un concepto anterior que la ley recoge, como se deduce del último párrafo del artículo 10, en el que establece la posibilidad de indemnización para las propiedades que no estuvieran sometidas a dicha imposición en el momento de aprobación de la Ley. Tal y como ocurría con los sentiers des douaniers5 en el litoral francés desde 1791, el recién recuperado Camí de Cavalls6 en Menorca o el Camino de Ronda (11) en la Costa Brava respondían a dicha función. Dentro de la servidumbre de salvamento o zona litoral terrestre, se permite que los dueños siembren, planten y levanten dentro de la zona litoral terrestre y en territorio propio, edificios agrícolas o casas de recreo. Para la construcción dentro de dicha servidumbre será necesario dar previamente conocimiento a la Autoridad de Marina, la cual sola180

In addition to define the Public Domain, the 1866 Waters Act states certain easements upon adjacent private lands: littoral watch easement and rescue easement. Rescue easement, regulated in articles 9 and 11 of the Act, comprises a 20 meters area, counted deep in land from the interior bound of the beach. The purpose of this reservation is double and grounded in the idea of safety: there will be public use in case of shipwreck in order to save and deposit remains, contents and loadings of the wrecked ships. Fisher ships will be also allowed to run aground in this area, when forced by the sea state, and to deposit in land momentarily their contents, without prejudicing the manors. According to the foreseen use, and to the own definition of public domain, rescue easement or terrestrial littoral area is not fixed, but it will advance as the sea moved away and it will move away where the sea advanced, because it always must be adhered to the beach. Littoral watch easement, stated in article 10, is defined as the obligation to leave expeditiously a track, that will not exceed the six meter width demarcated by the Public Administration, and included within the littoral terrestrial area or rescue easement. The law points out also the possibility of entering that track deep in land in places of difficult or dangerous transit. However it is supposed that this easement is a former concept that the law collects, as it may be deduced from article 10 last paragraph, in which it is stated the possible indemnity for properties not subdued to that imposition when the Act was passed. As it happened for the French littoral since 1791 with the sentiers des douaniers5, the recently recovered Camí de Cavalls6, in Menorca Island, or the Camino de Ronda in Brava Coast (11) met such function. Within the rescue easement, or terrestrial littoral area, the Act allows that owners sow, plant and lift in the terrestrial littoral area and in private land, agricultural buildings and leisure facilities. To build within such easement it will be necessary to give prior warning to the Sea Authority, which may oppose only when would be evident impediment to the exercise of the rescue easement. The 1866 Water Act is replaced 14 years later by the 1880 Ports Act that will remain valid until the 1929 Ports Act of. The 1929 text reproduced in extenso the 1880’s in what concerning the regulation of the coast, and both maintain the definition of public domain, easements and uses included in the 1866 text, without significant variations. However, the linkage between coasts and ports will mark the policy to develop on the coast, to the present day7. Two legislative texts of vital importance for the construction of the coastal area will be the Cambó Act and the Act for the Construction of the Seafront of Barcelona, each of them framed within a reading of the coast: potential as an economic resource, or use and public enjoyment of the coast.

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mente podrá oponerse cuando hubiese de resultar notorio impedimento al ejercicio de la servidumbre de salvamento. La ley de aguas de 1866 es sustituida 14 años más tarde por la Ley de Puertos de 1880 que se mantendrá vigente hasta la Ley de Puertos de 1929. El texto de 1929 reproduce íntegramente el de 1880 en lo que se refiere a la regulación de la costa, y, ambos mantienen la definición del Dominio Público, de las servidumbres y de los usos recogidos en el texto de 1866, sin variaciones apreciables. Sin embargo, es significativa la vinculación entre las costas y los puertos que marcará la política a desarrollar en el litoral, hasta nuestros días7. Dos textos legislativos de vital importancia para la construcción del espacio litoral serán la Ley Cambó y la Ley para la construcción del Paseo Marítimo de Barcelona, cada una de ellas enmarcada dentro de una lectura del litoral: potencial como recurso económico, o uso y disfrute público de la costa. Los humedales no estaban incluidos dentro de la definición del litoral de la Ley de 1866. Entendidos como espacios insalubres fuente de enfermedades como el paludismo, el artículo 26 señalaba la posibilidad de desecar las marismas ya fuesen privadas o públicas. En el mismo sentido la Ley de 24 de julio de 1918 regulaba la declaración de utilidad pública para la desecación de marismas, lagunas y terrenos pantanosos, siempre que la superficie desecada superara las 100 hectáreas, concediendo al ejecutor de la obra: la concesión de dichos terrenos por 99 años, la subvención de la obra hasta el 50% de su presupuesto, y una serie de beneficios tributarios. Como única excepción, el artículo adicional de la Ley prohibía dichas concesiones en los terrenos contiguos a los centros urbanos que sean susceptibles de urbanización y ensanche por las poblaciones quedando reservadas para los Ayuntamientos. Tal y como señalaba el ministro Cambó al defender su proyecto en las Cortes, el objetivo de la ley era también económico, ya que las desecación de las marismas permitía “acrecer la zona agrícola aumentando las superficies de producción que de incultas pueden pasar a ser tierras feraces8”. Las desecaciones fueron utilizadas también para la construcción de infraestructuras o polígonos industriales, como el aeropuerto de Santander. Vigente hasta la Ley de Aguas de 1985, esta política supuso la pérdida del 60% de la superficie de los humedales (5). La Ley de 24 de julio de 1918 relativa a la construcción por el Ayuntamiento de Barcelona de un paseo marítimo redunda en la reivindicación del uso público de la costa en las áreas urbanas, pero también en los procesos de artificialización y privatización del DPMT. Sin embargo, la gran transformación del litoral se produce durante los años 60 y 70 al calor de los Planes de desarrollo económico y social, y como ARCHITECTURE AND CRISIS

The wetlands were not included within the definition of the littoral of the 1866 Act. Considered as unhealthy spaces, source of diseases such as malaria, article 26 stated the ability to drain marshes whatever they were public or private. In the same sense the Act of July 24th 1918, dealt with the Declaration of public utility for the draining of swamps, lagoons and swampy, provided that the dried surface exceeded the 100 hectares, giving the implementer of the work: the concession of these lands for 99 years, the grant of the work up to 50 per cent of the budget, and several tax benefits. As an only exception, the additional article of the Act banned such concessions on land contiguous to urban centres that are susceptible of urbanization and expansion by the towns, resting reserved for the City Councils. As noted Minister Cambó, at the time of defending his project before the Parliament, the Act’s objective was also economic, since marshes draining would allow” enhancing agricultural area growing surfaces of production, passing from non-cultivated to fertile lands8”. Drainings were also used for the construction of infrastructure or industrial estates, as Santander airport. In force until the 1985 Water Act, this policy meant the loss of the 60 per cent of wetlands surface (5). The Act of 24 July 1918 concerning the construction of a promenade by the City Council of Barcelona becomes a claim of the public use of the coast in urban areas, but also in the processes of artificialization and privatization of the SLPD. However, the great transformation of the littoral occurs during the 1960s and 70s in the heat of Economic and Social Development Plans, and as a result of the economic recovery of the country. The review of the legal framework, betting for construction and “sun and beach tourism”, makes legal texts with impact on territory management appear varied and numerous. In addition to the 1969 Coastal Act, whose developing regulations and sanctioning regime are post-Constitution, the Act of 12 May 1956 on regime of soil and urban planning, law 197/1963, December 28, on centres and areas of national tourist interest, or the Marinas Act, April 26, 1969, are highlighted. So far, the two objectives set out in the legislation of coasts, coastal economic resource and public use of the coast, had been more or less compatible. The high demand and pressure created during the developing period will lead to the generation of legal, social and, in the long run, environmental conflicts. The promotion of mass tourism yields results quickly. In 1950 the number of visitors entered in Spain amounted to 794.544. Two decades later, in 1973, were 34.558.943. (10) One of the main tools for its development was the Act of areas and centres of national tourist interest (CNTI), passed in 1963. Through tax incentives, the Act sought the development of areas located outside the urban area, with a continuum surface expanse at least of 10 hectares, a mi181


consecuencia del despegue económico del país. La revisión del marco legal desde la apuesta por la construcción y el turismo de sol y playa hace que los textos legales con incidencia en la ordenación sean variados y numerosos. Además de la Ley de Costas de 1969, cuyos desarrollo reglamentario y régimen sancionador son postconstitucionales, destacan la Ley de 12 de Mayo de 1956 sobre régimen del suelo y ordenación urbana, la Ley 197/1963, de 28 de diciembre, sobre Centros y Zonas de Interés Turístico Nacional, o la Ley de Puertos Deportivos, de 26 de abril de 1969. Hasta este momento, los dos objetivos enunciados en la legislación de costas, litoral como recurso económico y uso público de la costa, habían sido más o menos compatibles. La gran demanda y presión propiciada durante el desarrollismo va a dar lugar a la generación de conflictos jurídicos, sociales y, a la larga, ambientales. El fomento del turismo de masas da frutos rápidamente. En 1950 el número de visitantes entrados en España ascendió a 794.544. Dos décadas más tarde, en 1973, eran 34.558.943.(10) Una de las herramientas principales para su desarrollo fue la Ley de Zonas y Centros de Interés Turístico Nacional, aprobada en 1963. A través de incentivos fiscales, la ley procuraba el desarrollo de áreas situadas fuera de los cascos urbanos, con una extensión superficial continúa no inferior a 10 hectáreas, una capacidad mínima de 500 plazas en alojamientos turísticos permanentes y los servicios adecuados para dicha capacidad (Art 2-3). Además de promover el desarrollo discontinuo del territorio, la ley atribuía las competencias de aprobación y redacción de los planes al Ministerio de Información y Turismo, contraponiéndose a la recién aprobada legislación sobre suelo. También cedía los derechos de uso y disfrute sobre el dominio público al promotor del Centro o Zona siempre que éste hubiese realizado inversiones, obras, construcciones, instalaciones, servicios o actividades relacionadas con el turismo (Art 17). Entre 1964 y 1975 se aprueban y desarrollan un total de 78 CITN. Los 48 ubicados en el litoral ocupan 14.569 hectáreas y cuentan con 697.954 nuevas plazas hoteleras (4). Según lo recogido en la exposición de motivos, la ley de costas de 1969 tiene como principales objetivos unificar la normativa que afecta al espacio litoral, clarificar la distribución de competencias entre las distintas administraciones y solucionar algunos de los problemas jurídicos que se estaban presentando en ese momento. La definición del dominio público sólo se modifica para incluir el lecho y el subsuelo del mar territorial y el del adyacente al mismo hasta donde sea posible la explotación de los recursos naturales (Art 1.4). La definición de las servidumbres se mantiene, incorporando la de acceso al mar, y se señala la necesidad de realizar los oportunos deslindes que definan con exactitud la zona marítimo terrestre (Art 6), quedando fijado también el espacio 182

nimum capacity of 500 seats in permanent tourist accommodations and services suitable for such capacity (Art 2-3). In addition to promoting the discontinuous development of the territory, the Act attributed the powers of approval and planning drafting to the Ministry of Information and Tourism, opposed to the newly adopted legislation on soil. It also ceded the rights of use and enjoyment on the public domain to the promoter of the Centre or area provided that it had made investments, works, buildings, facilities, services or activities related to tourism (Art 17). Between 1964 and 1975 a total of 78 CNTI were passed and developed. 48 of them were located on the coast occupying 14.569 hectares and counting 697.954 new hotel lots (4). According to its preamble, the 1969 Coastal Act has as main objectives unify the legislation that affects the coastal space, clarify the distribution of competences among the various administrations and solve some of the legal problems that were revealing at the time. The definition of public domain is only modified to include the soil and the subsoil of the territorial sea and the adjacent to it where be possible the exploitation of natural resources (Art 1.4). It remains the definition of easements, incorporating access to the sea, and it is stated the need for an adequate boundary defining accurately the terrestrial maritime zone (Art 6), leaving fixed also the private space subject to easements of coastal surveillance and rescue. However, the Act incorporates determinations that result in the privatization of the coast. In addition to the cession of the right of use and enjoyment of the public domain in the CNTIs, it recognizes private ownership of the land won to the sea when executed by any administration, but also by private (Art 5.3), except for the ports. In the same sense, 1969 Marinas Act recognizes, in article 18, private ownership of the land won to the sea in the construction of marinas, which would place already not only privatization, but houses and hotels construction within such spaces. In this legal context, the exclusive identification between general interest and economic development gave rise to the construction of a space that, many times, was based on the destruction of the coastal physical system and seldom took into account the necessary processes that keep it in balance. The urbanization on first line gave rise to the systematic destruction of the dune systems that, on many occasions, were not included in the terrestrial maritime zone. This led to a drastic reduction of stocks of beach material necessary to keep the system in balance. The occupation and destruction of the coastal cordon hampered the natural recovery of the beach profile after the storms, causing its systematic regression. The occupation of the first line took place along the coast, forming a sometimes kilometer continuous urban, even where inhabitants have consolidated the towns in protected areas behind the

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privado sometido a las servidumbres de vigilancia litoral y salvamento. Sin embargo, la ley incorpora determinaciones que redundarán en la privatización del litoral. Además de la cesión del derecho de uso y disfrute del dominio público en los CZITN, reconoce la propiedad privada de los terrenos ganados al mar ejecutados por cualquier administración, pero también por lo particulares (Art 5.3), e excepción de los puertos. En el mismo sentido, la Ley de puertos deportivos de 1969 reconoce, en su artículo 18, la propiedad privada de los terrenos ganados al mar en la construcción de puertos deportivos, lo que dará lugar ya no solo a la privatización, sino a la construcción de viviendas y hoteles dentro de dichos espacios. En este contexto legal, la identificación en exclusividad entre Interés General y desarrollo económico dio lugar a la construcción de un espacio que, en muchas ocasiones, estuvo basado en la destrucción del sistema físico litoral y, pocas veces tuvo en cuenta los necesarios procesos que lo mantienen en equilibrio. La urbanización en primera línea dio lugar a la destrucción sistemática de los sistemas dunares que, en muchas ocasiones, no estaban incluidos dentro de la Zona Marítimo Terrestre. Esto produjo una disminución drástica de las reservas de material de playa necesarias para mantener el sistema en equilibrio. La ocupación y destrucción del cordón litoral dificultó la recuperación natural del perfil de playa tras los temporales, provocando su regresión sistemática. La ocupación de la primera línea se produce a lo largo de toda la costa, formando continuos urbanos a veces kilométricos, pero también en aquellos lugares en los que las propias condiciones climáticas habían llevado a sus habitantes a la consolidación de los núcleos urbanos en zonas protegidas a espaldas del mar, sobre todo en la costa almeriense, y granadina. El agotamiento de la primera línea a pie de playa da lugar al desarrollo sobre los acantilados, no incluidos dentro de la Zona Marítimo Terrestre, especialmente en la costa balear. Las propias condiciones de la urbanización, con viario adaptado a la topografía irregular y de baja densidad, dan lugar a una trama urbana que mantiene en primera línea la parcelación privada, dejando sin acceso y sin tránsito la costa. Otro de los problemas asociados es la inestabilidad de algunos de los acantilados urbanizados, con el consecuente riesgo sobre la población alojada. En paralelo al desarrollo urbano, la costa se artificializa, con la construcción de puertos, paseos marítimos y playas. En 1964 se construye la primera playa artificial, la Playa de las Teresitas en Santa Cruz de Tenerife(14), perfecto destino turístico, salvo por la escasez y baja calidad de sus playas. A finales de los 80, el 40% de la costa española ya está urbanizada9. La protección del litoral se introduce en el marco legal como reacción a esta forma de regulación y gestión. La Constitución Española recoge en el artículo ARCHITECTURE AND CRISIS

sea due to their own climatic conditions, especially in Almeria and Granada’s coast. The exhaustion of the first line at the beach leads to development on the cliffs, not included within the terrestrial maritime zone, especially in the Balearic coast. The very conditions of urbanization, with road adapted to irregular topography and low density, give way to an urban fabric that keeps private fragmentation in the first line, leaving the coast without access and transit. Another associated problem is the instability of some of the urbanized cliffs, with the consequent risk for people. In parallel to the urban development, the coast is artificialized, by constructing ports, seafronts and beaches. In 1964 the first artificial beach is built, Teresitas Beach in Santa Cruz de Tenerife(14), a perfect tourist destination, except for the shortage and poor quality of beaches. At the end of the 1980s, 40 per cent of the Spanish coast is already urbanized9. The protection of the coastline gets into the legal framework as a reaction to this form of regulation and management. Article 45 of the Spanish Constitution contains the right to an adequate environment and its article 132 the inalienability, non-expiring and non-seizing character of the public domain which includes terrestrial maritime area, beaches, territorial sea and natural resources of the economic zone and the continental shelf. In this context, the drafting of the 1988 Coastal Act is a momentous change in vision and treatment of the coast. In addition to collecting the notion of the terrestrial maritime public domain as a strategic location in the fields of defense, concentration of population and source of economic wealth, it introduces new concepts such as the recovery of the public use of the coast allowing its enjoyment by the entire population; safeguarding the physical security of the inhabitants who reside and enjoy the coastline; and the protection of an area with special environmental value that supports a human strain derived from the economic exploitation. For the first time the terrestrial maritime public domain is defined integral and continuously, since its operation as a natural physical system, including therein the sections artificialized and some elements so far excluded: the cliffs and wetlands (marshes, lagoons, estuaries). The limit towards land expands to where major temporary known arrives, instead of the limits listed so far, incorporating many areas that until then had been considered private. Easements are also modified substantially, although the purpose of not generating a cascade of compensation rights involves the recognition of acquired rights. For this reason, easements of transit (coastal surveillance) and protection (rescue) are calculated from the line of shores, not from the newly expanded public domain. Despite increasing rescue easement up to 100 meters including the prohibition of the development of residential buildings, and following the example of other European countries10, the Act 183


45 el derecho un medio ambiente adecuado y en su artículo 132 la inalienabilidad, imprescriptibilidad e inembargabilidad del dominio público dentro del que se incluyen la zona marítimo-terrestre, las playas, el mar territorial y los recursos naturales de la zona económica y la plataforma continental. En este contexto, la redacción de la ley de Costas supone un cambio trascendental en la visión y tratamiento del litoral. Además de recoger la noción de dominio público marítimo terrestre como lugar estratégico en materia de defensa, concentración de población y fuente de riqueza económica, introduce nuevos conceptos como la recuperación del uso público del litoral permitiendo su disfrute por parte de toda la población; la salvaguarda de la seguridad física de los habitantes que residen y disfrutan del litoral; y la protección de un ámbito con especial valor ambiental que soporta una presión humana excesiva derivada de su explotación económica. Por primera vez se define el Dominio Público Marítimo Terrestre de forma íntegra y continua, desde su funcionamiento como sistema físico natural, incluyendo en él los tramos artificializados y algunos elementos hasta ese momento excluidos: los acantilados y los humedales, (marismas, albuferas, marjales, esteros). El límite hacia tierra se amplía hasta donde lleguen los mayores temporales conocidos, frente a los ordinarios señalados hasta ese momento, incorporando muchas zonas que, hasta ese momento, habían sido consideradas privadas. Las servidumbres también se modifican sustancialmente, aunque la intención de no generar una cascada de derechos a indemnizar conlleva el reconocimiento de los derechos adquiridos. Por este motivo, las servidumbres de tránsito (vigilancia litoral) y protección (salvamento) se calculan desde la Línea de Ribera del Mar, no desde el recién ampliado Dominio Público. A pesar de aumentar la servidumbre de protección hasta los 100 metros incluyendo la prohibición del desarrollo de edificaciones residenciales, siguiendo el ejemplo de otros países europeos10, la ley incluye un importante régimen transitorio que reduce dicha servidumbre a 20 metros en el suelo urbano o urbanizable con plan parcial aprobado. Otra de las importantes novedades en este sentido es la definición de la zona de influencia, 500 metros medidos a partir de la Línea de Ribera del Mar, en la que se establecen restricciones sobre la densidad edificatoria, o la necesidad de reserva de aparcamientos. Sin embargo, a pesar del salto cualitativo que supuso la Ley, la degradación del litoral ya era un hecho. Por otro lado, su aplicación no fue tan estricta, ni tan rápida como se esperaba, ni provocó automáticamente el cambio en las políticas desarrolladas hasta ese momento. En muchas ocasiones los deslindes respetan antes lo edificado que la propia definición de la ley; en lugar de plantear operaciones de esponjamiento y reforma urbana, frente a problemas 184

includes important transitional arrangements which reduce the easement to 20 meters in urban or urban soil with partial planning approved. Another of the important developments in this regard is the definition of the zone of influence, 500 meters measured from the shore line, which lays down restrictions on the building density, or the need to reserve parking spaces. However, despite the qualitative step forward provided by the Act, the degradation of the littoral was already a fact. On the other hand, its implementation was not so strict, nor as fast as expected, nor automatically led to a change in policies as developed so far. On many occasions demarcations respect much before existing buildings than the Act prescriptions; rather than raise operations of urban sponging and reform, in front of problems of coastal erosion, the option has been for the artificial feeding of beaches, or the construction of structures which are not capable of stopping the inertia of the system and, therefore, the risk on what is intended to protect; instead of using the protection for urban development tools, the option has been to opted for the acquire lands which become part of the TMPD, etc. The divorce between the coasts and urban policies, optimal tool for the relocation of uses, came determined by the judgement of the Constitutional Court of July 4, 1991. Distribution of political competences over the littoral, that limits State management to the TMPD and recognizes the sovereignty of the Autonomous Communities and city councils on easement areas, has not helped to the diversification of tools to manage and deal with the littoral, which has resulted in contrary visions and manners over the same continue territory, as if the decisions made on the 500 meter inland strip did not interfere in the state of the TMPD. In this sense, although the Coastal Act has been respected during the recent constructive boom, an increasing pressure on the coast and its degradation has been motivated by considering that the coastal area ends in the zone of influence. Following the European Parliament and Council Recommendation of May 30, 2002 (2002/413/CE), the Integrated Coastal Zone Management is incorporated into the discourse about the coast. Term created for the first time in the European Resolution on the European Charter of the Littoral (J.O.C 182, of 19 July 1982) was certainly present when drafting the 1988 Act. However, the complex administrative structure newly designed in Spain did not provide the definition of the coastal area more than the public domain and its easements, excluding much of the activities that have contributed and contribute to their degradation. The inherent risks in the operation of the littoral system, like coastal erosion, floods, torrential rains or storms, instability of the cliffs or the emergence of new threats as a result of climate change (changes at the sea or at the waves direction) can make us recover the vision of the coast as an ele-

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de erosión costera se ha optado por la alimentación artificial de las playas, o la construcción de estructuras que no son capaces de detener la inercia del sistema ni, por tanto, el riesgo sobre lo que se pretende proteger; en lugar de utilizar la protección derivada de las herramientas urbanísticas, se ha optado por la adquisición de fincas rústicas que pasan a formar parte del DPMT, etc. El divorcio entre la política en costas y la política urbanística, herramienta óptima para la reubicación de usos, vino determinada por la Sentencia del Tribunal Constitucional de 4 de Julio de 1991. El reparto competencial sobre la franja litoral que limita la gestión estatal al DPMT y reconoce la soberanía de las Comunidades Autónomas y Ayuntamientos en las zonas de servidumbre, no ha ayudado a la diversificación de herramientas para la ordenación y gestión del litoral, lo que ha provocado visiones y formas de hacer encontradas dentro de un mismo territorio continuo, como si las decisiones que se toman en la franja de 500 metros tierra adentro no influyesen en el estado del DPMT. En este sentido, aunque la ley de costas haya sido respetada durante el reciente boom constructivo, considerar que el ámbito litoral termina en la zona de influencia ha permitido que la presión sobre el litoral y su degradación se hayan acrecentado.

ment that is necessary to defend themselves. To succeed at the implementation of the integrated coastal zone management a real and effective coordination of all policies available in territory management is necessary, and must reconcile definitely urban policy with the development of works on the coast.

A raíz de la Recomendación del Parlamento Europeo y del Consejo de 30 de mayo de 2002 (2002/413/ CE), la Gestión Integrada de las Zonas Costeras queda incorporada al discurso sobre el litoral. Término acuñado por primera vez en la Resolución Europea sobre la Carta Europea del Litoral (J.O.C 182, de 19 de julio de 1982), estuvo sin duda presente en la redacción de la ley de 1988. Sin embargo, la compleja estructura administrativa recientemente diseñada en España no facilitó la definición del ámbito litoral más allá del dominio público y sus servidumbres, sin incluir gran parte de las actividades que han contribuido y contribuyen a su degradación. Los riesgos inherentes al funcionamiento del sistema litoral como la erosión costera, las inundaciones por lluvias torrenciales o por temporales, la inestabilidad de los acantilados o la aparición de nuevas amenazas consecuencia del Cambio Climático (subida del nivel del mar o cambio en la dirección del oleaje) pueden hacernos recuperar la visión de la costa como elemento del que es necesario defenderse. Para que la aplicación de la Gestión Integrada de las Zonas Costeras tenga éxito será necesaria la coordinación real y efectiva de todas las políticas disponibles para la gestión del territorio, debiendo reconciliar definitivamente la política urbanística con el desarrollo de las obras en la costa.

(6). Nadal, J. El fracaso de la revolución industrial en España, 1814-1913, p.314, Ariel, 1975.

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185


Notas

  Notes

1. El Ferrol, Cádiz y Cartagena, aprobación de la Real Orden de 5 de diciembre de 1726 por la que se crean los Departamentos Marítimos del Norte, Mediodía y Levante.

1 El Ferrol, Cadiz and Cartagena, approval of the Royal Order of December 5 of 1726 by the that are created the Departments of the North Sea, at midday and lift).

2. La primera competición de remo de la que se tiene noticia se celebra en 1821 en el puerto de Barcelona. Este deporte junto con la natación son los primeros practicados en el club de Barcelona. (11)

2 First paddle game known was celebrated on 1821 in the Harbor of Barcelona. Paddle and Swimming were the first sports played in Barcelona Club. (11)

3. Influencia del derecho napoleónico, (8, 9)

4 During Roma´s time, there were, at least, 6 harbors in

4. En la época romana, dentro de la costa española, existían al menos 6 puertos en el arco cantábrico y 6 en la Costa Levantina. De los 12, 4 se mantienen a día de hoy como Puertos de Interés General: La Coruña (Torre de Hércules), Gijón, Santander y Cartagena (2)

the Atlantic Arch and another 6 in the Easterly Arch in the Spanish coast. Four of the Twelve stays like Public Interest Harbors La Coruña (Torre de Hércules), Gijón, Santander y Cartagena (2)

5. Los sentiers des douaniers se ponen en marcha con objeto de asegurar la vigilancia de las costas. Están basados en el derecho a la libre circulación. No se recuperan como libre tránsito para todos hasta 1976, incorporándola como servidumbre de paso de los peatones sobre el litoral. Tiene un ancho de 3 metros. 6. Un documento judicial de 1682 sobre un naufragio en Sa Boval de S’Albufera es el primer documento escrito señalando el uso público del camino para la vigilancia de la costa. (7) 7. Hasta 1996, la Dirección General de Costas estuvo integrada dentro del Ministerio de Fomento 8. Citado en el Boletín Oficial de las Cortes n 45-I de 13 de abril de 1983. Proposición no de ley presentada por el Grupo Mixto para la derogación de la Ley Cambó 9. Exposición de motivos de la Ley de Costas de 1988

3 Under the influence of the Napoleonic civil Law (8, 9)

5 The sentiers des douaniers was set up to guarantee coastal surveillance. It was based on the right to free movement Free passage wasn´t recouped until 1976. In this moment it was added to easement for the pedestrians in the littoral. It´s 3 meters wide. 6. The first write document who talks about the public use of the path for the coastal surveillance was a judicial document of 1682 talking about a shipwreck in Sa Boval de S´Albufera 7. Until 1996, The Coastal Directorate was made up in Fomento Ministry. 8. Mentioned in the official bulletin of The Parliament n 45-I on april,1983. Motion presented by the Grupo Mixto to Cambó Act abolition. 9. 1988 Coastal Act General Provisions 10.France untill 1979, Norway until 1971 or Sweden untill1975. (3)

10. Francia, desde 1979 ¿o 1986?, Noruega desde 1971 o Suecia desde 1975. (3)Cada una de las notas aparecerán en un párrafo distinto separadas por un espacio en blanco.

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Marco general de criterios para una iluminación urbana eficiente y confortable General guidelines for efficient and comfortable urban lighting

Author/s: Lizeth Artemisa Sánchez Balvás, Jesús María Quintero Quínterob, Josep María Herrerab, José Juan de Felipe Blancha Institution or Company: Universitat Politécnica de Catalunya

Abstract A general framework of criteria to reduce the energy consumption in street lighting without affecting the comfort and security of the users is presented. In this way, a model to design an efficient street lighting system that allows meeting environmental goals it is provided to the municipalities. The presented model is based on the improvement of visual performance by correcting the standard photometry that use the photopic spectral luminous efficiency function V, by an equivalent function in the mesopic zone using the recommended method in the CIE 191:2010 technical report, “Recommended System for Mesopic Photometry Based on Visual Performance”. An assessment of three different lighting systems to determine the annual energy consumption per illuminated street area while using different luminous flux control and the correction to the mesopic photometry is made. With respect to the reference scenario that is composed by the standard photopic photometry and no control of the luminous flux level, the results demonstrate a potential reduction up to 57% in CO2 emissions if a LED-based luminaires with full control (0-100%) of the luminous flux level is used. ARCHITECTURE AND CRISIS

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Introducción

Introduction

La iluminación urbana representa para todas las ciudades un elemento importante en la calidad de vida de los ciudadanos y un mal diseño puede llevar a un consumo poco eficiente de la energía, provocar contaminación lumínica que es un desperdicio de energía y bajo confort para los usuarios de las calles.

Urban lighting, for all cities, represents and important element in the life of its citizens and poor design can lead to inefficient use of energy, create light contamination and decrease the comfort of its users.

El consumo energético para iluminación es aproximadamente un 19% de la producción mundial de electricidad. En el caso de España, para el 2010, la iluminación urbana supuso un consumo energético de 3.629 GWh/año, que representa el 0,8% del consumo total eléctrico nacional15, y por tanto, es responsable de 747.574 ton de CO2/año emitidas a la atmósfera. Las ciudades europeas están tomando acciones para promover el ahorro de energía y reducir sus emisiones de CO2 mediante el desarrollo de proyectos de eficiencia energética en el alumbrado público, entre otros, con el fin de lograr el objetivo marcado por la Unión Europea de reducir un 20% las emisiones de CO2 antes del 20201. El objetivo de este artículo es presentar un marco general de criterios para disminuir el consumo energético en la iluminación urbana, sin arriesgar la seguridad y el confort de los usuarios de las vías, ofreciendo a los municipios un modelo de diseño de iluminación eficiente que ayude a cumplir con sus objetivos ambientales. Las siguientes secciones contienen una descripción concisa de la fotometría mesópica, de los criterios de diseño en la iluminación establecidos a partir de la mejora del rendimiento visual, de investigaciones relacionadas con la ejecución de tareas visuales y de la aplicación del sistema recomendado para la fotometría mesópica basada en el rendimiento visual2.

Rendimiento visual basado en fotometría mesópica. La visión es un proceso complicado y la eficiencia luminosa espectral del ojo se ve influenciada por diversos factores2. En la zona mesópica, que es la zona entre la visión escotópica y fotópica en la que participan conos y bastones, la sensibilidad del ojo cambia rápidamente en función de factores como la luminancia y espectro de emisión de la fuente de luz (SPD), desplazando hacia los “azules” a medida que disminuye el nivel de luz3. No es posible definir una sola función de sensibilidad espectral mesópica, debido a que la respuesta del ojo varía en esta zona de acuerdo a la cantidad de luz que llega a la retina, sin embargo el CIE ha publicado recientemente un sistema recomendado para la fotometría mesópica que se aplica en toda la zona mesópica2. Este sistema mantiene las curvas de sensibilidad espectral fotópica V() y escotópica V’(), como los límites superior e inferior, respectivamente, para la zona mesópica3. Los niveles de lumi188

Lighting represents approximately 19% of world energy consumption. In Spain, for 2010, urban lighting was responsible for 3.629 GWh/year, which was 0.8% of the total national energy consumption and therefore is responsible for 747.574 tones of CO2/year emitted into the atmosphere. European cities are taking actions to promote saving energy and the reduction of emissions of CO2 through the development of projects in the energy efficiency of public lighting, cogeneration of energy, the construction of energy efficient buildings, etc., with the purpose of meeting the objective laid out by the EU to reduce CO2 emissions by 20% before 20201. The purpose of this article is to present a general outline of criteria to decrease energy consumption due to urban lighting without affecting the comfort of the public or creating a security risk, and thus offering municipalities a design model for efficient lighting that allows to meet environmental objectives. The next sections contain a concise description of the mesopic photometry the criteria for lighting design based on visual performance, the studies related to the execution of visual tasks and the application of the system recommended for the mesopic photometric based on visual performance2.

Visual performance based mesopic photometry. Human vision is a complicated process and the spectral luminous efficiency of the eye is influenced by a large number of factors2. In a mesopic zone, which is the zone between photopic and scotopic vision where cones and rods are activated, the eye’s sensibility changes rapidly depending on factors such as luminance and the Spectral Power Distribution (SPD) of the lighting used, shifting towards the “blue” as the light level decreases3. It is not possible to define a single spectral luminous efficiency function because the response of the eye varies in this region according to the amount of light reaching the retina. However, the CIE has recently published a recommended system for mesopic photometry that applies across the whole of the mesopic region2. This maintains the photopic V() and scotopic V’() spectral luminous efficiency function at the upper and lower limits of the mesopic region (3). The luminance levels in the mesopic zone are between 0,001 and 10 cd/m22, it covers street luminance levels, emergency lighting, lighting for security and crime prevention purposes3. The recommended system by CEI 191:2010 can be applied through the use of reference tables that pro-

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nancia en zona mesópica están entre 0,001 y 10 cd/ m2 (2), los cuales abarcan los niveles de luminancia típicos encontrados en la iluminación de las calles, iluminación de emergencia, iluminación para seguridad o propósitos de prevención de delincuencia3. El sistema recomendado por CIE, se aplica a través del uso de tablas de consulta que proporcionan los valores de luminancia mesópica correspondientes a los valores especificados de luminancia fotópica para lámparas con diferente relación S/P. Las lámparas de vapor de sodio a alta presión (VSAP) tienen un S/P de 0,65 a 1,05, mientras que las de halogenuros metálicos va de 1,25 a 2,452. Aplicaciones de la iluminación en zona mesópica Una aplicación importante de la iluminación en zona mesópica es en la iluminación de carreteras, ya que el entorno visual en las condiciones de conducción durante la noche cae en la zona mesópica2. En esta zona, tanto los bastones como los conos en la retina están activos, lo cual ayuda a incluir a la visión periférica mejorando el rendimiento visual en tareas específicas como la conducción durante la noche. Otras aplicaciones basadas en la región mesópica, además de carreteras y alumbrado público, incluyen transporte marino y aéreo, iluminación de emergencia, iluminación para seguridad y prevención de delincuencia2.

Criterios de diseño para la iluminación urbana En este artículo se propone que la iluminación urbana debe responder a las tareas visuales de los usuarios de las calles brindándoles desplazamientos seguros, percepción de seguridad y confort durante la noche. Con estos elementos en el diseño de la iluminación se potenciará el uso del espacio público. Las tareas visuales y los criterios de diseño que contribuyen al desplazamiento seguro durante la noche, la percepción de seguridad y la percepción de confort, se muestran en la Tabla 1.

Ejemplo de aplicación El presente estudio utiliza el sistema recomendado para fotometría mesópica CIE 191:20012, para calcular la luminancia efectiva de lámparas de VSAP, CMH y LEDs, y compararlas con los valores obtenidos de la curva de eficiencia lumínica fotópica V() que se utiliza actualmente. Esto se traducirá en un cambio significativo en su eficacia aparente y provocará la disminución del consumo energético en el sistema de iluminación estudiado. Dicha disminución del consumo no afecta al rendimiento visual y a la seguridad de los usuarios, como se ha comprobado en los estudios mostrados en la Tabla 1. Finalmente se hace una comparación de diferentes sistemas de iluminación usando diferentes métodos para el control del flujo luminoso y la corrección para condiciones de operación en la zona mesópica.

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vide values of mesopic luminance that correspond to specified values of photopic luminance for lamps with different spectral characteristics S/P. High Pressure Sodium Lamps (VSAP) have a S/P ratio from 0,65 to 1,05, while Metallic Halide lamps (MH) are from 1,25 to 2,45 S/P2. Mesopic lighting applications One important mesopic lighting application is road lighting because the visual environment in night driving conditions falls in the mesopic luminance zone2. In this zone both rods and cones in the retina are activated which helps to add peripheral vision enhancing visual performance in specific tasks such as driving at night. There are also many other lighting applications in the mesopic region such as marine and air transport, emergency lighting and lighting for security and crime-prevention purposes etc.2. Design criteria for urban lighting This article proposes that urban lighting should provide an adequate environment for the performance of tasks with comfort, perception of security and visibility for safe movement. Having these elements in urban lighting design will promote the use of public space. The visual tasks and the design criteria that contribute to safe movement, perception of safety and comfort of people at night, are presented in Table 1.

Application example The recommended system for mesopic photometry was used to calculate the effective luminance of VSAP, CMH and LED lamps and then was compared with the results obtained from the photopic spectral luminous efficiency function that is currently used. This resulted in a significant change in their apparent efficacy and a reduction in energy consumption in the lighting system studied. This reduced consumption does not affect visual performance and the safety of the users as showed in Table 1. Finally, a comparison was made between lighting systems using different methods to control light flow and the correction for operating conditions in the mesopic zone. Required information Recommended system for mesopic photometry based on visual performance CIE 191:20012. Technical data about lamps used in lighting system studied: Spectral Power Distribution, efficiency, ratio S/P. This information is presented in Figure 1. Characteristics of lighting system studied, showed in Table 2, based in design criteria mentioned in Table 1 and energy efficiency recommendations. Equation to calculate total energy consumption during one year per area, based on technical regulation of energy efficiency in public lighting R.D. 1890/200813.

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Objetivos de la iluminación urbana

Tareas visuales Orientación visual

Movimiento seguro

Precepción de seguridad

Detección de obstáculos en la acera y carretera.

Percepción brillo

de

Reconocimien-to facial

Ausencia de deslumbramiento Percepción de confort Aceptabilidad (color de la luz)

Criterios de diseño

Resultados de investigación

Nivel de luminancia

Distribuir niveles de iluminación en áreas residenciales cuando la fuente de luz tenga un IRC > 60(4). Y ademas considerar el SPD de la lámpara (3)(5)

SPD Lámparas Contraste: diferencia de luminancias.

Uso de lámparas con ámplio SPD como MH (3). El contraste se define por la diferencia de luminancia relativa entre el objeto y su entorno (2). La detección de obstáculos incrementa cuando las iluminancias aumentan, habiendo una mayor detección de obstáculos entre 0.2 lux y 2 lux que entre 2 lux y 20 lux (6). Es más fácil la detección de obstáculos bajo lámparas de CMH y la peor con lámparas de VSAP (6).

SPD Lámparas Nivel de luminancias

Las lámparas de CMH se perciben más “brillantes” por lo que incrementa la sensación de seguridad de los usuarios de las calles (7)(8). A igual nivel de iluminancia, la iluminación de lámparas CMH y fluorescente fueron percibidas más “brillante” que la iluminación con lámparas de VSAP (8)(9).

SPD Lámparas

Mayor facilidad de reconocimiento facial con lámparas de CMH (9). Las caras pueden ser identificadas a una mejor distancia bajo lámparas de CMH que bajo lámparas de VSAP. El reconocimiento facial, a una distancia de 4m, las lámparas de VSAP requieren el doble de iluminancia que con las lámparas de CMH (5 lux) (10).

Resplandor luminoso Fotometría de luminarias CRI (Índice de rendimiento cromático) CCT (K)

Instalar luminarias con FHS ≤ 5% y un FU≥0,30, con alto grado de protección, instaladas sin inclinación, con especial cuidado con las de vidrio curvo o con cierres transparentes lenticulares o abombados (11). Calles iluminadas con luz blanca, lámparas CMH, fueron calificadas como más confortantes que las calles iluminadas con VSAP y todos los participantes notaron el cambio de iluminación (9). Elementos necesarios para crear un ambiente visual nocturno confortable y segura para peatones y conductores

Tabla 1 Resumen de los parámetros que definen el rendimiento visual mesópico en los objetivos de la iluminación urbana. Fuente: Elaboración propia (2012)

Información requerida Sistema recomendado para fotometría mesópica basada en el rendimiento visual CIE 191:20012. Datos técnicos de lámparas usadas en los sistemas a estudiar: Distribución espectral de potencia, eficacia, relación S/P. Esta información para las lámparas del caso estudiado se presentan en la Figura. 1

Where: Em: Medium luminance (lux), tua: Annual Time of Use (h) and S: Surface (m2), naux: Efficiency of auxiliary elements (W/W), Knl: Normal efficiency of lamps (lm/W), fm: Maintenance factor, fu: utilization factor. In the equation 1 it can be seen that the energy consumption (Qua) has a direct relationship with the aveFig. 1 Distribución espectral de potencia y parámetros de calidad de color, eficacia lumínica de radiación y relación S/P de las tres lámparas usadas en los tres sistemas estudiados: Sodio alta presión (a), Halogenuros Metálicos (b), y LED (c). Fuente: Elaboración propia (2012), basada en Hoja Electrónica Excell® CQS Ver. 9.0.a, suministrada por NIST (USA).

Características de los sistemas estudiados, mostrados en la Tabla 2, basados en los criterios de diseño mencionados en la Tabla 1 y recomendaciones de eficiencia energética. 190

rage luminance level and operation time, while inverse relationship exists with the rest of the factors.

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Sistema 1

Sistema 2

Sistema 3

Lámparas VSAP

Lámparas CMH

Lámparas con tecnología LED.

fu= 0,38 para vías principales y fu= 0.28 para vías secundarias12.

fu= 0,38 para vías principales y fu= 0.30 para vías secundarias12.

fu = 0,55 para vías principales y fu = 0.65 para vías secundarias y peatonales14.

fm y hermeticidad medio13.

fm y hermeticidad medio13.

fm y hermeticidad máximo14.

Pruebas de control de encendido y apagado (fc1=1) y reguladores de tensión de cabecera (fc2=0.81)

Control del flujo luminoso: Pleno flujo por 12horas/día (fc1=1) y regulación de tensión en cabecera (fc2=0.81)

Control del flujo luminoso: Pleno flujo por 12horas/día (fc1=1) y regulación de flujo punto a punto (fc3=0,48).

Tabla 2 Características de los sistemas de iluminación fu: factor de utilización, fm= factor de mantenimiento, fc1;c2;c3:Factores de control.

Ecuación para calcular la energía total consumida durante un año por unidad de área, basada en el reglamento técnico de eficiencia energética en alumbrado público, R.D. 1890/2008 (13).

- Reduction of equivalence time of annual operation (tua), using three techniques for control of luminous flux. For this reason correction factors are used for flow control, deduced in Figure 2.

Ecuación 1

Donde: Em: Iluminancia media [lux], tua: tiempo de uso anual (h) y S: superficie [m2],Ŋaux: Eficiencia de elementos auxiliares [W/W], Knl: Eficacia nominal de lámparas [lm/W], fm: factor de mantenimiento, fu: factor de utilización. En la ecuación 1 se puede ver que el consumo energético (Qua) tiene una relación directa con el Nivel de Iluminancia promedio y el tiempo de encendido, mientras que existe una relación inversa con el resto de factores. Para este estudio se incidió solo en dos de estos factores: - Reducción del tiempo equivalente de operación anual (tua), usando tres técnicas de control del flujo luminoso en las luminarias. Para esto se usan los factores de corrección por control de flujo, deducidos en la Figura 2. - Mejora del rendimiento de la lámpara aplicando la corrección para fotometría en zona mesópica. Factores de corrección: - Por control de los niveles de flujo luminoso: Se utilizan factores de control de flujo (fcf) que se aplican al tiempo de utilización a pleno flujo obteniendo un tiempo equivalente de uso (tua’ = tua*fcf).

- Improve the performance of the lamp applying the correction for photometry in the mesopic zone. Correction factors: - By control of light flow levels: Use of flow control factors (fcf) that are applied to the time of utilization at full flow obtaining an equivalent time of use (tua’ = tua*fcf). - Having defined the type of lamp and the level of photopic luminance you may obtain the correction factor for the luminance en the mesopic zone using Table 11 of recommendation CIE 191:2010. This facto represents the increase or reduction of the photopic luminance. To obtain the energy consumption you apply this facto to the luminance effectiveness of the lamp (Knl). If the percentage taken from Table 11 de CIE 191:2010 is positive it will represent an increase in the effectiveness of the lamp (Knl) which generates a reduction in the energy consumption as can be seen in the equation 1. Results Tables 2, 3 and 4 demonstrate that the average energy consumption for a system with LED-based lights is the lowest in spite of the fact that their luminous efficiency (80 lm/W) is not better than that of HM

Fig. 2 Diagramas de área representando las tres diferentes técnicas de control de flujo: (a). caso referencia, con encendido a pleno flujo 12 horas/día. fcf = 1.0; (b) Control de doble flujo en cabecera, fcf = 0.82 y control punto a punto mediante uso de balastros electrónicos en lámparas LED, fcf = 0.48. Fuente: Elaboración propia (2011). ARCHITECTURE AND CRISIS

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- Teniendo definido el tipo de lámpara y el nivel de luminancia fotópica, se puede obtener el factor de corrección para la luminancia en la zona mesópica usando la Tabla 11 de la recomendación CIE 191:2010. Este factor representa el incremento o reducción de la luminancia fotópica. Para obtener el consumo energético se aplica este factor a la eficacia lumínica de la lámpara (Knl). De esta forma si el porcentaje tomado de la tabla 11 de CIE 191 es positivo, representará un incremento en la eficacia de la lámpara (Knl), lo cual genera una reducción en el consumo energético, como se puede ver en la ecuación 1. Resultados Las tablas 2, 3 y 4 muestran que el consumo energético promedio para el sistema con lámparas LED es el más pequeño, a pesar que su eficacia lumínica (80 lm/W) no supera a la de Halogenuros Metálicos (CMH) con 90 lm/W, ni el de vapor de sodio alta presión (VSAP) con 100 lm/W. Lo anterior se puede explicar en gran parte, a que el factor de utilización de las luminarias LED, en promedio, es más alto que el de las otras dos tecnologías.

(CMH) at 90lm/W nor high pressure sodium vapour (VSAP) at 100 lm/W. This issue could be explained by the higher value of the fu factor in LED-based luminaries. For class ME1 routes in the reference scenario (full light flow for 12 hours in the 3 systems in question) it is observed that the MH lamps consume the most energy at 8.84 kWh/m2, in the VSAP lamps consume the second most with 5.07 kWh/m2 and finally the most efficient energy system in the same conditions is that of LED lamps at 3.69 kWh/m2. In regards to the photometric analysis in the mesopic zone, it is observed that the VSAP lamps do not represent an improvement in the performance of the system; on the contrary the energy consumption is increased when corrected for the mesopic zone. This is due to the fact that the S/P factor for this type of lamp is below 1.8 that makes them ill suited for mesopic zone. The best scenario in terms of energy savings is achieved with LED based lighting y point to point control of light flow which can achieve reductions of

Tabla 3 Resultados del consumo energético Qua [kWh/m2] para el sistema 1 y sus variaciones porcentuales para condiciones de control de doble flujo en cabecera incluyendo el análisis del comportamiento fotométrico en la zona mesópica.

Tabla 4 Resultados del consumo energético Qua [kWh/m2] para el sistema No.2 y sus variaciones porcentuales para condiciones de control de doble flujo en cabecera incluyendo el análisis del comportamiento fotométrico en la zona mesópica.

Tabla 5 Resultados del consumo energético Qua [kWh/m2] para el sistema No.3 y sus variaciones porcentuales para condiciones de control de doble flujo punto a punto incluyendo el análisis del comportamiento fotométrico en la zona mesópica. 192

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Para las vías clase ME1 en el escenario de referencia (pleno flujo luminoso por 12 horas en los tres sistemas analizados) se observa que el mayor consumo energético se presenta para las lámparas MH con 6.84 kWh/m2, en segundo lugar está el consumo del sistema con lámparas VSAP con 5.07 kWh/m2, finalmente, el sistema de mayor eficiencia energética en estas condiciones es el que usa lámparas LED con 3.69 kWh/m2. Respecto al análisis fotométrico en la zona mesópica, se ve que las lámparas VSAP no representan una mejora en el rendimiento total del sistema, por el contrario el consumo energético se incrementa cuando se hace la corrección para la zona mesópica, esto se debe al hecho que el factor S/P para este tipo de lámparas está por debajo de 1.8, por lo que no las hace aptas para hacer ahorro energético por corrección a zona mesópica. El mejor escenario en términos de ahorro energético se logra con luminarias basadas en LED y control punto a punto del flujo luminoso, de esta forma se pueden alcanzar reducciones de hasta 57% de la energía demandada que corresponden al mismo porcentaje en reducción de emisiones de CO2.

up to 57% that correspond at the same percentage in reductions in CO2 emissions.

Conclusions It has been demonstrated that the use of “traditional value correction” in photopic photometry proposed by the publication CEI 191:2010, can create significant savings in the consumption of energy. Nevertheless, and as a subsequent study, these savings should be contrasted with the cost of changing the lamps (or luminaries) and the implementation of the control systems that optimize savings. The results showed that the system that generates the greatest reduction in energy consumption and CO2 emissions was the system with LED obtaining reductions of 57%. Another alternative would be the CMH lamps and, according to the results, reductions may be obtained in energy consumption on an average of 42%. Furthermore, this type of lamp gives better results in the previously mentioned visual tasks that are carried out on the street by users during night hours.

Conclusiones Se ha demostrado que el uso de la recomendación propuesta por el CIE en su publicación 191:2010, para corregir valores de fotometría fotópica puede llegar a dar ahorros significativos en el consumo energético. Sin embargo, y como un estudio subsecuente, estos ahorros deben contrastarse con el costo del cambio de lámparas (o luminarias) y la implementación de los sistemas de control que optimizan estos ahorros. Los resultados demuestran que el sistema que genera la mayor reducción en consumo energético y emisiones de CO2, fue el sistema con LED’s obteniendo reducciones del 57%. Otra alternativa serían las lámparas de CMH que, de acuerdo a los resultados, se pueden obtener reducciones de consumo energético en promedio del 42%, además que este tipo de lámparas presentan mejores resultados en las tareas visuales que desempeñan los usuarios de las calles en horario nocturno mencionadas anteriormente en el trabajo.

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Metodología para la evaluación energética y la detección de áreas prioritarias de intervención en barrios de viviendas On a methodology for dwelling energy evaluation and detection of priority areas for district retrofitting

Author/s: : Carmen Sánchez-Guevara, F. Javier Neila Institution or Company: Grupo de investigación ABIO (Arquitectura bioclimática en un entorno sostenible). Universidad Politécnica de Madrid

Abstract The present research deals with the development of a methodology for housing energy demand analysis and evaluation within an urban fabric. The aim of the work is the detection, through this methodology, of priority areas for energy retrofitting actions within districts. The methodology works with parameters related to urban morphology, building typology and skin. District dwellings are classified according to these parameters that belong to three different urban scales. The developed methodology was applied to Santa Engracia district located in Badajoz, a city from the south of Spain. It is an “Unidad Vecinal de Absorción”, a sort of social housing district built in the sixties by the Spanish government housing department. With the implementation of the methodology, all the houses were classified according to their thermal energy performance in order to get an energy qualification. With the energy demand results some district energy maps were drawn. These energy maps highlighted the influence of the urban structure and building typology over the housing thermal performance. Results show great differences in energy demand between houses, both heating and cooling. The evaluation methodology allows detecting the buildings with the higher thermal energy demand within an urban fabric. Thus, priority intervention areas can be established in order to get more efficient retrofitting actions. ARCHITECTURE AND CRISIS

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Comunicación

Communication

En los últimos años se han desarrollado numerosas intervenciones de rehabilitación energética de viviendas en las que se aborda el problema desde una escala de barrio, tales son los casos de las intervenciones llevadas a cabo en varios barrios de Zaragoza1 o las actuaciones llevadas a cabo en Sevilla2. Estas actuaciones han tenido en la mayoría de los casos como objetivo la mejora de la habitabilidad de las viviendas y en muchas de ellas se han podido evaluar las mejoras energéticas producidas en las mismas3.

Over the last years many interventions of dwellings energy retrofitting have been developed. Most of these refurbishment actions have dealt with the problem from the district scale perspective. This is the case of the district interventions in Zaragoza 1 or in Seville 2 where the main objective was the improvement of habitability conditions. New energy improvements were evaluated in many of these cases 3.

Cabe aquí destacar la importancia, a la hora de acometer este tipo de intervenciones, de realizar un buen diagnóstico energético de las edificaciones para detectar así las que cuentan con mayores deficiencias. Dada la importancia que tiene la trama urbana sobre el comportamiento térmico de los edificios son numerosos los estudios que a lo largo de los años se han desarrollado sobre este tema 4, 5 en los que se pone de manifiesto la estrecha relación existente entre las condiciones de habitabilidad interiores de los edificios y las características de la morfología urbana y la tipología edificatoria a la que pertenecen. La presente investigación tiene como objetivo el desarrollo de una metodología de análisis y evaluación de la demanda de energía térmica de viviendas pertenecientes a un tejido urbano. El objetivo último de esta metodología es la detección de áreas prioritarias de intervención dentro de barrios de viviendas. La metodología de análisis y evaluación de las viviendas que aquí se presenta se ha desarrollado mediante el análisis de los parámetros o indicadores urbanos relativos a tres escalas: la morfología edificatoria, la tipología edificatoria y la envolvente del edificio. Pertenecientes a la morfología urbana se han considerado los siguientes parámetros: • La topografía que, debido a su valor y orientación, influye en la cantidad de radiación solar que recibe la edificación y en la situación de abrigo o exposición de la misma respecto de los vientos dominantes de la zona. • La estructura viaria condiciona la dirección de las calles y, por tanto, la orientación de las fachadas de las edificaciones, determinando la cantidad de radiación solar que llega a las mismas. El parámetro de la estructura viaria también influye sobre la permeabilidad al paso del viento y por tanto a la capacidad de ventilación de las edificaciones. • La geometría de la calle, que hace referencia a la relación entre la anchura de la calle y la altura de las edificaciones es un parámetro que permite valorar las obstrucciones solares que producen las edificaciones colindantes sobre el edificio de estudio. 196

It must be said that it is very important, when undertaking these kind of interventions, to make a good energy diagnosis of the buildings in order to detect the most deficient ones. Due to the important role that urban fabric has over energy performance of buildings, there are many studies carried out along years related to this issue 4, 5 . There is a tight relation existing between indoor habitability conditions and the urban morphology and building typology they belong to. The objective of the present research is the development of a methodology to analyze and evaluate the thermal energy demand of dwellings within an urban fabric. The objective of this methodology is the detection of priority areas for energy retrofitting actions within districts. This analysis and evaluation methodology was developed through the analysis of urban parameters and indicators related to three scales: the urban morphology, building typology and building envelope. The parameters considered within the urban morphology were: • The topography that, due to its value and orientation, has an influence on the amount of solar radiation gained by buildings and on the protection or exposure situation regarding to dominant area winds. • The road network determines streets directions and, therefore, building facade orientation, which conditions the access to solar radiation. The road network parameter has also influence on the permeability to wind and as a result on building ventilation accomplishment. • The street geometry , referred to the relation between the wide of the street and the height of the buildings, is a parameter that allows the evaluation of the solar obstructions generated by surrounding constructions over the object of study. • The presence of open spaces is a key parameter for the evaluation of the urban microclimate modification. Vegetation present here can block solar radiation and decrease temperature as well, with the increase of water contained in air due to its leaves evapotranspiration. The same evaporative cooling effect is caused by the presence of water in urban space, which modifies environmental humidity conditions. Furthermore, vegetation is able

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• La presencia de espacios libres resulta un parámetro fundamental en la evaluación del microclima urbano, ya que la vegetación presente en estos espacios es capaz de obstruir la radiación solar además de disminuir la temperatura al aumentar la cantidad de agua del ambiente a través de la evapotranspiración de sus hojas. Este mismo efecto de enfriamiento evaporativo es provocado por la presencia de agua en el espacio urbano, ya que modifica las condiciones de humedad del aire. Además de esto, la vegetación es capaz de modificar el régimen de viento en función de su densidad y altura. Los parámetros considerados a la escala edificatoria han sido: • La compacidad de la edificación, que es la relación entre el volumen edificado y la superficie de la envolvente, se analiza mediante diversos indicadores: la proporción en planta, la altura de las edificaciones, el número de viviendas por planta y la superficie de la envolvente expuesta. • La distribución interior condiciona la cantidad de radicación solar recibida y la exposición al viento de cada una de las estancias. Este último factor tiene relación directa con la capacidad de ventilación de la edificación. Por último, en la escala perteneciente a la envolvente, se debe evaluar su composición, número de capas, inercia térmica y transmitancia, parámetros fundamentales en el comportamiento térmico de un cerramiento. La metodología desarrollada se ha aplicado sobre el barrio de Santa Engracia situado en Badajoz. Se trata de una Unidad Vecinal de Absorción, construida en los años 60 por la Obra Sindical del Hogar, formada por 800 viviendas unifamiliares que componen manzanas lineales en las que se agrupan de seis a veinticuatro viviendas tal y como se puede ver en la figura 1. En el centro de las manzanas se sitúan los patios de cada una de ellas. Mediante la primera escala de análisis, relacionada con la morfología urbana, se han clasificado las viviendas atendiendo a las direcciones de las calles principales del barrio, consecuencia de la topografía del terreno que presenta tres pendientes con orientaciones diferentes. El ancho de estas vías ha sido el siguiente parámetro diferenciador de las mismas, puesto que existen fundamentalmente dos anchos de calle característicos, que determinan dos niveles de obstrucción solar de las viviendas. A través de la siguiente escala de análisis, relativa a la tipología edificatoria se han clasificado las viviendas en primer lugar en función de su situación relativa en la manzana, debido a que esto provoca diferencias en la cantidad de superficie expuesta de la envolvente. De este modo se diferenciaron las viviendas situadas en esquina del resto, situadas ARCHITECTURE AND CRISIS

to modify wind regime according to its density and height. Parameters considered at building scale were: • The building compactness, which is the relation between the built volume and envelope surface, can be studied through a sort of indicators: plan proportions, buildings heights, number of dwellings by floor and the exposed external surface. • Internal distribution determines the amount of solar radiation gained and wind exposure of each one of the rooms, which is directly related to dwelling ventilation accomplishment. Finally, the parameters related to building envelope considered here were: the composition, number of layers, thermal inertia and transmittance, all of them essential in buildings energy performance. The developed methodology was applied in the Santa Engracia neighborhood located in Badajoz. It is a Unidad Vecinal de Absorción (social dwelling development) built in the sixties by the Obra Sindical del Hogar, consisting of 800 single family houses put into groups of linear blocks formed by six to twenty four dwellings. In the center of the blocks there is a backyard for each house, as shown in figure 1. Through the first analysis scale, related to urban morphology, dwellings were classified according to the main streets direction, consequence of the terrain topography which has three slopes with different orientations. The wide of these roads was the next parameter to make the division between dwellings, since there are mainly two characteristic street widths, that determine two solar obstruction levels of the houses. Within the next analysis scale, related to building typology, dwellings were firstly classified according to their relative situation inside the block, since it generates differences in the amount of the external envelope surface exposed. Thereby houses located in corners were differentiated from the ones located between party walls. Also at this scale internal distribution was considered an important parameter because of the orientation of principal rooms. Main living spaces are oriented towards main facades which face to streets and main service rooms face to backyard. These characteristics can be observed in figure 2. At last, dwelling envelope composition was studied. Although it was not a differential parameter between dwellings, it results an essential parameter in the energy demand evaluation. Both facade walls and party were made of concrete brick wall and had a white lime rendering coat. Internal partitions were made by single bricks with a rendering coat in both faces. External window frames were made of steel with single glass. The pitched roof was formed by a steel structure covered by an aluminum sheet. Down this structure there was a ceiling formed by 197


Fig. 1. Plano general del barrio con las 800 viviendas y fotografías aéreas del mismo tomadas en 1965 y en 2011. Neighborhood general plan with the 800 houses and aerial photographs of it taken in 1965 and 2011.

entre medianeras. También en esta escala se ha considerado como parámetro diferenciador la distribución interior en lo que respecta a la orientación de las estancias principales. En la figura 2 se puede ver cómo las viviendas se distribuyen de tal modo que la mayoría de las estancias vivideras se encuentran orientadas hacia la fachada principal que da a calle y las estancias de servicio se orientan hacia el patio trasero. Por último se ha estudiado la composición de la envolvente de las viviendas, la cual no ha sido un parámetro diferenciador entre unas y otras, pero sí resulta un parámetro fundamental en su evaluación energética. Tanto los muros de fachada como los muros medianeros están formados por fábrica de bloque de hormigón. Todos los paramentos verticales están enfoscados y encalados con cal blanca. Los tabiques interiores son de ladrillo hueco sencillo enfoscado en ambas caras. La carpintería exterior es metálica con vidrio sencillo. La cubierta está formada por una estructura metálica sobre la que se sitúa una chapa plegada de aluminio. Sobre las correas inferiores se encuentran unas placas de fibrocemento que forman el techo de la vivienda. Sobre los paneles de fibrocemento hay una manta de fibra de roca de 3cm.

asbestos cement building board with a mineral fiber blanket of 3 cm over it. After the characterization of the 800 houses, they were classified into 30 representative types which were evaluated with the software DesignBuilder (6). The simulation of the dwellings were made reproducing the urban brick they were in. The SWEC climatic weather file of Badajoz was used for the calculus. The considered heating period was from November to March and the cooling period studied was from June to September. This way the results of energy demand were carried out and separately analyzed for heating and cooling period as it is showed in the figure 3. In view of the results it was stated a difference in heating energy demand between dwellings of a 23%. Cooling energy demand differences were greater and reached the 40%. Total energy demand was analyzed as well, obtaining as a result differences between dwellings of the 19%. In order to a better understanding of these results, some mappings of these values were made over the neighborhood plan, figure 4, so it could be clearly read the energy performance of each dwelling according to its location within the urban fabric.

Fig. 2: Imagen de la clasificación de las viviendas según su posición relativa en la manzana (izquierda) y de la distribución interior de las diferentes estancias de las viviendas. Dwelling classification according to their relative position within the block (left) and to the internal distribution of the different spaces.

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Tras la caracterización de las 800 viviendas, éstas se han clasificado en 30 tipos representativos los cuales se han evaluado mediante el programa de simulación energética DesignBuilder44 6. La modelización de las viviendas se ha realizado reproduciendo el tejido urbano en el que se encuentran. Para los cálculos se ha empleado el año climático tipo de Badajoz. El período de calefacción considerado fue de noviembre a marzo y de refrigeración de junio a septiembre. De este modo se han obtenido los resultados de demanda de energía, los cuales han sido analizados por separado para el período de calefacción y refrigeración, tal y como se muestra en la figura 3. A la vista de los resultados se puede constatar que existe una diferencia en la demanda de calefacción entre unas viviendas y otras de un 23%. Respecto a la demanda de refrigeración las diferencias son aún mayores llegando al 40%. La demanda de energía total también ha sido analizada, obteniendo como resultado diferencias entre unas viviendas y otras del 19%. Para comprender mejor estos resultados, se han realizado unos mapeados de los valores de demanda de energía sobre el plano del barrio, de tal manera que se pueda leer claramente cómo responde térmicamente cada una de las viviendas a su situación dentro del tejido urbano, figura 4. En los mapeados de demanda de energía de las viviendas se puede comprobar la relación existente entre la demanda de energía de cada una de las viviendas y su posición dentro de la trama urbana.

The energy demand mapping confirmed the existing relation between the energy performance of each dwelling and its positions in the urban fabric. Heating energy demand analysis showed that houses with the lower demand were the ones oriented to southwest. The street geometry, due to its direct influence over dwellings solar accessibility, generated differences in heating demand as it can be confirmed in the map. Dwellings with no solar obstruction, located in wider streets, were those which demanded less energy. At the building typology scale, dwellings placed at block corners had a heating demand always bigger than the ones that, although having the same orientation, were located between party walls. Heating demand difference varied between 5 and 10% depending on orientations. Main living rooms orientation generated differences in dwelling demand that could reach the 7%. The difference in heating demand, due to facade orientation, could be clearly observed in dwellings located at corners, where it reached the 12%. Respect cooling energy demand, the street direction generated differences between dwelling that could be of a maximum of 20%. In the same way, the street geometry caused energy demand differences of 15%. At the building typology scale, the amount of exposed facade surface made differences in cooling demand that ranged between 3 and 13%. Internal distribution, orientation of main rooms, caused differences of 10%. This work methodology values the influence that urban complexity has over dwellings energy perfor-

Fig. 3. Tabla con los resultados de la demanda de calefacción y refrigeración de los 30 tipos de viviendas. Table with the results of heating and cooling demand for the 30 types of dwellings. ARCHITECTURE AND CRISIS

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Fig. 4. Mapeados de la demanda de energía de calefacción (izquierda) y refrigeración (derecha) Heating (left) and cooling (right) energy demand mappings.

El análisis de la demanda de calefacción muestra que las viviendas con menos demanda son las orientadas hacia el suroeste. La geometría de la calle, por la influencia directa que tiene sobre la accesibilidad solar de las viviendas, genera una diferencias de demanda de calefacción tal y como se pude ver en el mapa. Las viviendas sin obstrucción solar, situadas en calles más anchas, son las que menos calefacción demandan. En la escala de la tipología edificatoria, las viviendas situadas en los extremos de las manzanas tienen una demanda de calefacción siempre superior a las viviendas que, teniendo la misma orientación se encuentran situadas entre medianeras. La diferencia en la demanda de calefacción varía entre el 5 y el 10% según orientaciones. La orientación de las estancias principales provoca diferencias en la demanda de las viviendas de hasta un 7%. La diferencia de la demanda de calefacción que se produce en las viviendas debida a la orientación de las fachadas se puede observa especialmente en las viviendas situadas en esquina, en las que las diferencias pueden llegar a ser del 12%.

mance and shows the importance of not dealing with the issue of urban retrofitting in an homogeneous way. As it was proved, through the detailed analysis of energy demand results, it can be known which are the dwellings that have the poorest energy performance among the others. By means the use of this kind of methodology it is possible to determine the buildings that are located in a position of more or less vulnerability to colder and hottest periods of the year. As a result, it can be said that this methodology is useful for making decisions about which are the priority areas for interventions according to the refurbishment target. This way, more efficient energy retrofitting actions can be achieved.

En relación a la demanda de refrigeración, la dirección de la calle genera diferencias entre las viviendas de hasta un 20%. Del mismo modo, la geometría de la calle provoca unas diferencias en la demanda de hasta el 15%. A la escala de la tipología edificatoria, la superficie de fachada expuesta de la vivienda genera una diferencia en la demanda de refrigeración que oscila entre el 3 y el 13%. La distribución interior y por tanto la orientación de las estancias principales de la vivienda genera diferencias que pueden llegar al 10%. Tras la realización de esta investigación se ha comprobado cómo esta metodología de trabajo pone en valor la influencia que la complejidad urbana tiene sobre la demanda de energía de las viviendas y muestra la importancia de no abordar el problema de la rehabilitación urbana de una manera homogénea. Tal y como se ha podido constatar a través del análisis pormenorizado de los resultados de demanda 200

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de energía de las viviendas se puede conocer cuáles son las viviendas que cuentan con un comportamiento térmico peor que el resto. Mediante el empleo de esta metodología es posible determinar las edificaciones que se encuentran en una posición de mayor o menor vulnerabilidad frente a los períodos más fríos o más cálidos del año. La metodología empleada se muestra de gran utilidad en la toma de decisiones relativas a cuáles son las áreas sobre las cuales es prioritario actuar, en función de los objetivos que se persigan en ellas y de este modo conseguir realizar actuaciones de rehabilitación energética más eficientes.

Bibliografía

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3. De Luxán, M., Gómez, G.: “Dos bloques de viviendas y locales comerciales en San Cristóbal de los Ángeles, Madrid.” Informes de la Construcción Vol. 58, nº 502, (2006), pp. 5-16.

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6. DesignBuilder Designbuilder. versión v2.4.2.026. DesignBuilder Software Ltd.

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Una perspectiva comparativa de los ascensores en españa; oportunidades y desafios para la eficiencia energética A comparative outlook of elevators in spain; opportunities and challenges for energy efficiency

Author/s: Luis Torres Cardona. Institution or Company: Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea UPV/EHU

Abstract During the last decades uncertainties about future oil prices and rising energy concerns emphasized the importance of analyzing the building’s energy consumption patterns. Nowadays, buildings comprise an increasing number of installations, among which the vertical transportation systems. Recent estimates for elevator energy consumption consider it to be about 5% of the building electricity use. Even if this amount may not seem significant, a 30-60% efficiency gain may lead to an important energy consumption reduction if we consider the number of elevators under operation all over the world. In the particular case of Spanish Building Code the elevator consumption stills an unregulated energy use, because the very nature of elevators’ behavior is subject to so many parameters that is difficult to establish a general benchmark. This communication initially presents a comparative outlook of elevator’s utilization across EU, focusing on an observed high prevalence of elevator on Greece, Spain and Portugal. Secondly and considering these results, this paper assesses the potential energy savings behind the implementation of new electro-mechanical technologies. Finally we show the need for data recording devices coupled with IT networks ARCHITECTURE AND CRISIS

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A lo largo de las últimas décadas, la incertidumbre sobre el futuro precio del petróleo y las crecientes preocupaciones en cuanto al impacto de la actividad humana sobre el medio ambiente han subrayado la importancia y la necesidad de una mejor y más precisa comprensión del uso de la energía. El Protocolo de Kyoto, ratificado por Unión Europea (EU), impone una agenda con el objeto de reducir las emisión de seis gases (GHG) responsables del efecto invernadero. De acuerdo con lo suscrito en el Protocolo de Kyoto la Unión Europea (EU-15) se comprometió a reducir las emisiones de GHG en un 8% entre 2008 y 2012 con respecto del año base de cálculo, diferente según el tipo de gases. Entre los países miembros de EU, las emisiones alemanas de GHG representan un 19% del total de la EU-27, seguidas por Reino Unido (12,6%), Italia (11%) y Francia (10,5%). Como resultado de las notables diferencias económicas entre los países que integran la EU-27, un “acuerdo de reparto de cargas” tuvo lugar. Este acuerdo prevé que cuatro países (Irlanda, España, Grecia y Portugal) puedan incrementar sus niveles de emisiones dentro de ciertos límites. En el caso particular de España, el compromiso preveía un límite en el aumento correspondiente al 15% con respecto del año base. Sin embargo, previo al surgimiento de la crisis económica, el incremento en las emisiones de GHG españolas era del 52,9%. En abril de 2011 y de acuerdo con las conclusiones contenidas en la Comunicación a la Comisión Europea, el gobierno español afirma que el incremento en los niveles de emisión se encuentra bajo control y que asciende a 26,58%. Adicionalmente, el gobierno español asevera que este importante cambio en el patrón de comportamiento es debido las medidas políticas emprendidas y que esto es resultado de un cambio cualitativo en el paradigma energético. No obstante, en este punto no está claro si, como lo sugiere la Agencia Europea del Ambiente1, la reducción en las emisiones españolas es resultado de la sostenida recesión económica. En este sentido si se considera que las emisiones de GHG están relacionadas con el nivel de producción (GDP), así como los cambios en el nivel de producción (ΔGDP); el impacto de la recesión explica el drástico cambio en el comportamiento de la emisiones de GHG.

El modelo anterior muestra la relación que ciertamente puede existir entre la recesión económica y la reducción en las emisiones de GHG. Sin embargo, se debe considerar que el más probable escenario que explique el comportamiento de las emisiones de GHG debe considerar ambos efectos. 204

During the last decades, uncertainties about future oil prices and rising concerns about the impact of human activity over the environment have emphasized the importance and need for a better and more precise understanding about the allocation and use of energy resources. The Tokyo Protocol, ratified by the European Union among others, impose an agenda pursuing a reduction of six greenhouse gases (GHG) emissions. Under the Kyoto Protocol, the EU-15 took a common commitment to reduce GHG emissions by 8% between 2008 and 2012 compared to emissions in the base year. Among the Member States of the EU, Germany GHG emissions arise to 19% of the EU-27, followed by the United Kingdom (12,6%), Italy (11%) and France (10,5%). Moreover, the economic differences among States have been taken into account. As a result a “burden sharing agreement” between the EU-15 Member States took place. This agreement foresees that four countries (Ireland, Spain, Greece and Portugal) may increase their emission levels over this period. In the particular, Spain complied with a maximum increase of 15%. But, prior to the outbreak of the economical crisis, the Spanish increase in GHG emissions was 52,9% over the benchmark emissions level. By April 2011 and according to the conclusions contained in the Spanish government communication addressed to the European Commission, the Spanish government (SG) claims that GHG emissions are now under control, arising to a 26,58% increase if compared with the base year value. Moreover, SG claims that this important shift in GHG emissions due to specific domestic policy measures is the evidence of a qualitative change in the energy paradigm. However, it’s unclear if Spanish GHG emissions may have decreased as a result of the continued economic recession as the European Environment Agency1 suggests. If we consider that GHG emissions are related with the level of production (GDP), as well as to a changes of production levels (ΔGDP); the impact of the recession may explain the shift in GHG emissions. The previous model shows the relation that certainly may exist between the economical recession and the reduction in GHG emissions. Nevertheless, we have to consider that the most probable scenario to ex-

plain the behavior of Spanish GHG emissions should take both effects into account. Concerning the housing and services sector, the energy consumption of buildings is estimated to be 40% across the EU. In the particular case of Spain, this share accounts for more than 27% of the Spa-

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Fig. 1: VAF in winter and summer operational mode and test of the first prototype

En lo concerniente al sector residencial y de servicios, se estima que su consumo energético se eleva a un 40% del total de la energía a lo largo de la EU. En el caso de España, este porcentaje se estima representa un 27% del consumo final de energía. En acuerdo con la Directiva Europea 2002/91/CE, el Código Técnico de la Edificación establece los requerimientos mínimos de desempeño energético para las nuevas edificaciones. No obstante, el consumo energético de las instalaciones de transporte vertical no ha sido recogido en dicho documento, principalmente por el hecho de que se considera que dichas instalaciones son sistemas ad hoc de ingeniería. Hoy por hoy existen 4,8 millones de ascensores en la EU-272, de los cuales 910 563 en España.

nish final energy consumption. In order to comply with the European Directive 2002/91/CE, the Spanish Building Code establishes the minimum requirements for energy performance in new buildings. Nevertheless, the energy consumption due to vertical transport facilities has not been taken into account, mainly because elevators are considered as individually engineered systems. There are 4,8 million elevators across the EU-272, 910 563 specifically in Spain. Nowadays elevators are not anymore considered as a luxury good because of demographic trends, legal requirements and convenience. Nevertheless, the underlying economic logic suggests that the num-

Country

No. of lifts installed

No. of lifts sold annually

Population

Lifts per capita (x1000)

GDP per capita

Austria

100.432

2.496

8.219.743

12,218

41.700

Belgium

75.000

2.553

10.438.353

7,185

37.600

Czech Republic

112.000

1.920

10.177.300

11,005

25.900

Denmark

27.527

850

5.543.453

4,966

40.200

Finland

49.500

895

5.262.930

9,405

38.300

France

460.000

11.018

65.630.692

7,009

35.000

Germany

650.000

9.984

81.305.856

7,995

37.900

Greece

397.000

7.100

10.767.827

36,869

27.600

Hungary

29.800

1.170

9.958.453

2,992

19.600

Italy

850.000

13.400

61.261.254

13,875

30.100

Luxembourg

7.917

410

509.074

15,552

84.700

Netherlands

85.300

2.913

16.730.632

5,098

42.300

Poland

81.683

3.410

38.415.284

2,126

20.100

Portugal

140.000

3.400

10.781.459

12,985

23.200

Spain

910.563

33.836

47.042.984

19,356

30.600

Sweden

129.000

1.310

9.103.788

14,170

40.600

United Kingdom

247.000

7.079

63.047.162

3,918

35.900

Norway

35.300

833

4.707.270

7,499

53.300

Switzerland

151.500

5.995

7.655.628

19,789

43.400

(PPP USD)

TOTAL

4.539.522

Table 1. Elevator data from E4 Project Report “Energy Efficient Elevators and Escalators”. Population Data from the CIA Factbook ( July 2012 est.). GDP Data from the CIA Factbook (2011 est.) ARCHITECTURE AND CRISIS

205


Fig. 2: GDP per capita vs. Number of Elevators per 1000 habitants Tower 2 (**): Tower building with central communications core

Fig. 3: GDP per capita vs. Number of Elevators per 1000 habitants

Hoy en día, los ascensores no se consideran más un bien de lujo debido a los cambios demográficos, los requisitos normativos y la conveniencia. Sin embargo, la lógica económica subyacente sugiere que el número de ascensores deba guardar una relación con el nivel adquisitivo (GDP per cápita) de usuarios (Fig. 2). Las primeras conclusiones que se derivan de este análisis muestran inesperados niveles de ascensores per cápita (NEpc) para Grecia, España, Italia y Portugal. Además se observa un clúster de países desarrollados (Alemania, Francia, Reino Unido, principalmente) bajo la línea de tendencia (a intersecto restringido). Si para este mismo escenario se elimina a Polonia, Hungría y Luxemburgo, cuyos ascensores solamente representan el 2,6% de los ascensores de la EU, la línea de tendencia irrestricta se torna negativa (Fig. 3). En un escenario diferente, se sugiere que las diferencias específicas en la composición del parque de edificios entre miembros de la EU pueda explicar las significativas diferencias en NEpc. Con dicho cometido se definió el porcentaje de edificios de varios niveles y su peso relativo al total (Fig. 4). A continuación, se confrontó la nueva variable con el NEpc (Fig. 5). 206

ber of elevators should have a relation with GDP per capita adjusted by Purchasing Power Parity (Fig. 2). The first conclusion arising from this analysis is the unexpected high elevators per capita (NEpc) values for Greece, Spain, Italy and Portugal among others. Furthermore, it is possible to observe a cluster of developed countries (Germany, France, UK, mainly) under the (restricted intersection) trend line. Moreover if we eliminate of this scenario the data from Poland, Hungary and Luxembourg, accounting for only a 2,6% of the EU elevators, the unrestricted trend line turns to be negative (Fig. 3). In a different scenario, it has been supposed that, specific differences in the building composition stock between member states may explain the significant differences in the NEpc. In order to test this hypothesis, an estimation of the relative need for elevators has been found (Fig. 4). Subsequently, the previously defined value has been compared to the NEpc (Fig. 5). The results show some differences if compared with the first scenario (GDPpc vs NEpc). In particular for Italy and Czech Republic, this hypothesis provides some evidence to explain their previously unexpected high values for NEpc. Nevertheless, NEpc levels

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Fig. 4: Estimated elevator’s need in the housing sector

Fig. 5: Elevator needs vs. Number of Elevators per 1000 habitants

Los resultados muestran algunas diferencias en comparación con el primer escenario contemplado (GDPpc vs NEpc). En particular para Italia y la República Checa, esta hipótesis provee alguna evidencia para explicar sus anteriormente inesperados valores de NEpc. Sin embargo, los casos de Grecia, España y Portugal continúan al margen de una explicación a través de estas hipótesis. Posterior investigación será necesaria con el objeto de definir este punto en particular, ya que si el producto per cápita GDPpc está relacionado con el “bienestar” y el NEpc se considera signo de “calidad de vida”, entonces la falta de correlación positiva deberá ser explicada. En lo concerniente al consumo energético de los ascensores, algunas estimaciones consideran que representa un 15% del consumo total de las edificaciones3. Estimaciones más conservadoras consideran que dicho porcentaje se encuentra entre un 3 y 5%4. Aunque este monto pueda parecer poco significativo, si se considera el número total de ascensores en operación y las ganancias potenciales por concepto de la introducción de nuevas tecnologías, el monto agregado se revela ciertamente significativo. Investigaciones previas en la materia concluyeron que la potencial reducción de consumo energético puede representar entre un 30 y 40% del total de la energía ARCHITECTURE AND CRISIS

for Greece, Spain and Portugal remain unexplained. Further investigation is needed in order to explain this particular point, because if we consider that GDP p.c. is close related with “welfare” and the number of elevators p.c. might be a proxy variable for “wellbeing”, then the lack of positive correlation between these two variables should be explained. Regarding the energy consumption of elevators, it has been estimated that it ascends to 5 to 15% of the overall consumption of a building3. More conservative estimations consider it to be in a range from 3 to 5%4. Even if this amount may appear not very significant by itself, if we consider the total number of elevators under operation and the potential gains that new more energy efficient technologies may provide, this could certainly lead to a significant aggregated reduction in energy consumption. Previous investigations have concluded that the potential reduction in energy demand represents 30-40% of the total energy consumed by elevators3,5. Which in the specific case of the US could represent several hundred GWh per year5. More recent an analysis came to overcome the lack of information for the EU4. The E4 project consisted not only of a European census of elevators; it also comprised a monitoring campaign, an assessment and a forecast about elevation tech207


consumida por los ascensores3,5. Lo que en el caso específico de los Estados Unidos conllevaría un ahorro aproximado del orden de la centena de GWh por año5. Más recientemente un análisis a cubierto la falta de información al respecto para la EU4. El proyecto E4, consistió no solamente en un censo de los ascensores a lo largo de Europa, igualmente comprendió una campaña de monitorización, una estimación y pronostico acerca de las tecnologías de elevación. Adicionalmente dicho reporte emite una serie de recomendaciones encaminadas a alcanzar en un futuro los beneficios potenciales por concepto de ahorro energético en el campo de las tecnologías de transporte vertical. Según datos contenidos en este estudio, hoy por hoy es posible reducir el consumo de los ascensores en un 62%, representando un ahorro de 10,8 TWh por año. Ahora, si se asume la misma composición del parque de ascensores a lo largo de Europa, se puede estimar que, para el caso específico español, dicho ahorro puede representar alrededor de 2185 GWh

nologies and recommendations in order to realize the potential energy savings. According to this study nowadays, by applying the best available technology, the potential savings may reduce the consumption by 62%, representing a total amount of 10,8 TWh a year (Table 2). So if we assume the same composition all across the EU we can estimate that for the specific case of Spain savings may represent 2185 GWh a year, about 36% of the Spanish photovoltaic annual production6. Elevator losses come from two different origins. By one side, direct losses associated with the mechanical and electric performance. By the other side, indirect losses related to the demand pattern for vertical transportation and the decisions taken by the processing unit managing the system. If the first problem can be addressed by introducing more efficient new technologies, the second one is an information problem. There are two different variables that should be known in order to define the optimization problem. The first one is related to the destination of travelers, the second one is the specific time when

Country

No. of lifts installed

Share

Energy GWh

Potential Savings GWh/

Austria

100.432

2,21%

388,65

240,96

Belgium

75.000

1,65%

290,23

179,95

Czech Republic

112.000

2,47%

433,42

268,72

Denmark

27.527

0,61%

106,52

66,04

Finland

49.500

1,09%

191,55

118,76

France

460.000

10,13%

1780,10

1103,66

Germany

650.000

14,32%

2515,36

1559,53

Greece

397.000

8,75%

1536,31

952,51

Hungary

29.800

0,66%

115,32

71,50

Italy

850.000

18,72%

3289,32

2039,38

Luxembourg

7.917

0,17%

30,64

19,00

The Netherlands

85.300

1,88%

330,09

204,66

Poland

81.683

1,80%

316,10

195,98

Portugal

140.000

3,08%

541,77

335,90

Spain

910.563

20,06%

3523,69

2184,69

Sweden

129.000

2,84%

499,20

309,51

United Kingdom

247.000

5,44%

955,84

592,62

Norway

35.300

0,78%

136,60

84,69

Switzerland

151.500

3,34%

586,27

363,49

17567

10892

year

TOTAL

4.539.522

Table 2. From data [4]

anuales, es decir un equivalente al 36% de la producción fotovoltaica anual(6). Las pérdidas de energía en los ascensores provienen de dos diferentes orígenes. Por un lado las denominadas pérdidas directas asociadas con el desempeño mecánico y eléctrico de los ascensores. Por otro lado, las pérdidas indirectas relacionadas con los patrones de demanda de transporte vertical y las decisiones tomadas por la unidad de gestión. Si el 208

the demand is going to take place. To this day some systems are commercially available for high-rise buildings that, using a general destination panel on a hall, are able to collect and assign a specific cabin to users. Nevertheless, the specific time when the demand takes place can’t be known in advance. Modern elevators rely on electronic control systems that need a number of information provided by different sensors. Basic systems don’t record these

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primer problema encuentra solución al integrar tecnologías más eficientes; el segundo es un problema de información. Existen en particular dos variables que se deben conocer con el objeto de definir adecuadamente el problema de optimización. La primera de ellas es el nivel de destino de los viajeros y la segunda el momento preciso en que dicha demanda tendrá lugar. Hoy por hoy existen sistemas comerciales para edificios de gran altura que, a través de una botonera en un vestíbulo aledaño a los ascensores, recoge la demanda y asigna un ascensor en específico, procediendo a un agrupamiento de usuarios. Sin embargo, el instante específico en que dicha demanda tendrá lugar sigue siendo desconocido con anterioridad. Los ascensores modernos reposan en sistemas electrónicos de control que requieren informaciones proporcionadas por diferentes sensores. Los sistemas más básico no graban estos datos o los mantienen en memoria el tiempo estrictamente necesario. Por otro lado los sistemas más complejos registran y procesan todas las informaciones posibles con el objeto de definir estrategias óptimas de operación. Un ejemplo notable de esto son los sistemas basados en algoritmos heurísticos que sobre un periodo extenso de tiempo son capaces de definir un conjunto o “población” de estrategias óptimas a ser ensayadas. Estos sofisticados sistemas requieren de una importante capacidad de cálculo in-situ, capacidad que es difícil escalar y justificar en términos económicos para instalaciones más modestas. No obstante el desarrollo de las tecnologías de la información hace posible pronosticar que en un futuro se pueda registrar y leer dichos datos desde unas instalaciones centrales para su posterior explotación.

data or they hold them the time of a single travel. More complex systems record and process this information in order to define optimal strategies. As a remarkable example there are some systems using heuristic algorithms and are able to define over a period of time a set of “optimal” strategies. These sophisticated systems need for an important in-house processing capacity that is difficult to scale and justify in economic terms for basic systems. Moreover, the heterogeneity of vertical transport systems, and specific patterns of transportation demand inside a building result in a specific strategy that can no be widely applied. The only possibility then is to take advantage of IT networks to read and record the specific data for a particular building and then be sent or collected for further examination.

Conclusions As it has been previously presented, elevators per capita values are particularly high for Greece, Spain and Portugal if compared with other member states of the EU. This high rate could not be explained as a specific function of GDP per capita or national composition of housing stock. Consequently, the potential energy savings offered by new efficient technologies is of a particular interest for these countries. It is foreseen that in a near future, elevator systems would be regulated, as it’s nowadays the case for consumer products an installations. So an investment in this particular field, in order to overcome the lack of information concerning specific useintensities, might lead to a significant reduction in energy consumption.  

Conclusiones Como se pudo observar con anterioridad, Grecia, España y Portugal presentan un elevado número de ascensores per cápita si se les compara con el resto de países de la EU. Este inesperado monto no puede ser explicado como función de sus niveles de renta per cápita o del perfil especifico de una buena parte de su parque edificatorio. En consecuencia, el potencial ahorro que las nuevas tecnologías de eficiencia energética ofrecen es de particular interés para este grupo de países. Como es posible adelantar, los ascensores dejaran de ser en un futuro un sector no regulado en cuanto al uso que hacen de la energía, por lo que cualquier inversión tendiente a paliar la falta de información concerniente al uso e intensidad puede conllevar ahorros significativos en el consumo de energía.

ARCHITECTURE AND CRISIS

209


BibliografĂ­a Bibliography 1. http://www.eea.europa.eu/highlights/ recession-accelerates-the-decline-in 2. De Alameida, A., Hirzel, S., Patrao, C., & Fong, J. (2012). Energy-efficientelevators and escalators in Europe: An analysis of energy efficiency potentials and policy measures. Energy and Buildings , 47, 151-158. 3. Al-Sharif, L., Peters, R., & Smith, R. (2004). Elevator Energy Simulation Model. In A. Lustig, Elevator Technology, Proceedings ELEVCON (Vol. 14) 4. De Alameida, A. T., Patrao, C., Fong, J., Araujo, R., & et al. (2010). Energy Efficient Elevators and Escalators. ISR-University of Coimbra, Department of Electrical Engineering. 5. Sachs, H. M. (2005). Opportunities for Energy Efficiency Improvemets. American Council for an Energy-Efficient Economy, Washington, DC 6. http://www.ree.es/sistema_electrico/pdf/infosis/inf_sis_ elec_ree_2010_sistemapeninsular04.pdf

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posters p贸sters


JOSE Mª HERNÁNDEZ

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MOISÉS ODRIOZOLA, JON TERÉS, IKER GONZÁLEZ, ÁLVARO CAMPOS, ESTÍBALIZ PÉREZ

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JON TERÉS, IKER GONZÁLEZ, MOISÉS ODRIOZOLA, ESTÍBALIZ PÉREZ, JOSE MARÍA SALA

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