Estudio sectorial edificaciones sustentables

Centro Mario Molina

2012

Resumen

El presente trabajo es un analisis de los edificios en Mexico desde la perspectiva de consumo de energıay de emisiones de carbono, con enfasis en el consumo de electricidad en kWh/m2ano. Con la finalidad depresentar una propuesta normativa, se analizo como y cuando se hace uso de la energıa en diversos tiposde edificios. Se realizaron 29 diagnosticos energeticos en cuatro zonas climaticas de la Republica Mexicana;mediante monitoreos, levantamientos, inventarios y un analisis de la facturacion historica.

El producto del analisis permitio identificar areas de oportunidad para incrementar la eficiencia en el usode la energıa en estas construcciones. Con los resultados de los diagnosticos –y una sıntesis de otros estudiosespecializados–, se presentaron argumentos para definir los criterios y la lınea base para una normatividadsobre el tema. Se concluyo con un analisis del impacto que tendrıa la incorporacion de dichos criterios,ası como del potencial de aprovechamiento de las energıas renovables en el sector.Los datos se presentancomo indicadores, lo cual permite comparar la situacion de los edificios en Mexico con la de otros paıses.

La lınea base de consumos energeticos y la densidad de potencia electrica para alumbrado, productos deeste estudio, se incorporaron al proyecto de Norma Mexicana de Edificaciones Sustentables en el que parti-ciparon diferentes instituciones publicas, privadas y academicas. En la actualidad esta norma se encuentraen el Comite Tecnico de Normalizacion Nacional de Medio Ambiente y Recursos Naturales (cotemarnat),y se preve que pueda ser aprobada, enviada para su registro a la Secretarıa de Economıa y publicada afinales de 2012.

1 Introduccion

De acuerdo con el Balance Nacional de Energıa de2008, el consumo final de energıa de Mexico en eseano fue de 4,815 PJ , de los cuales 19 % correspondie-ron al consumo en los sectores residencial, comercialy publico. La energıa demandada por estos sectoresse presenta principalmente en edificios, donde 27 %corresponde al consumo de energıa electrica1. Estainformacion motivo al Centro Mario Molina (cmm) aestudiar y desarrollar nuevas practicas que impulsenel desarrollo del paıs de manera sustentable y con unabaja intensidad de carbono.

A pesar de los altos consumos de energıa ocasiona-dos por las edificaciones en nuestro paıs y los avancestecnologicos para disminuir su demanda de electrici-dad, la reglamentacion que rige o se aplica a las edifi-caciones en Mexico incluye de manera debil y parciallos temas de sustentabilidad y de mitigacion de emi-sion de gases de efecto invernadero.

En contraposicion con las condiciones que prevale-cen en nuestro paıs, donde existe una debil regulacion

1Secretarıa de Energıa. 2009. Balance Nacional de Energıa2007.

en materia ambiental para las edificaciones, actual-mente existe una tendencia a nivel global orientada adesarrollar mas y mejores codigos de edificacion. Enotras naciones, este tipo de normatividades han im-pulsado proyectos de edificaciones de cero consumode energıa fosil o de cero emisiones netas de gases deefecto invernadero.

Como parte de este estudio, el cmm analizo po-co mas de 20 sistemas de calificacion y de certifica-cion internacionales, entre ellos: Energy Star, leed,breeam y dgnb. De igual manera, se realizo una re-vision de los codigos de edificacion en la India y Es-

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pana y el estandar 90.1 de ashrae, ası como de lasnormas oficiales mexicanas (nom) y las normas me-xicanas (nmx), para identificar los criterios conside-rados actualmente y sus metodos de aplicacion.

El compendio normativo que integro el cmm paralas edificaciones sustentables sirvio de fundamento enla realizacion de un proyecto de norma para fomen-tar la edificacion sustentable en Mexico. Los lımitessenalados en este trabajo se definieron a partir de lamedicion del desempeno energetico de edificacionesmexicanas representativas.

2 Objetivo

El objetivo general del estudio consistio en estable-cer una lınea base del consumo de energıa electricaen cuatro tipos de edificios comerciales y de servicio:hoteles, escuelas, tiendas de autoservicio y hospitales;ası como realizar propuestas para la sustentabilidaden tales edificaciones.

Entre los objetivos especıficos se encontraron:

Evaluar el consumo de energıa electrica en edifi-caciones con usos comerciales y de servicios su-periores a los 10 mil m2 construidos.

Establecer un lımite maximo de consumo deenergıa electrica para edificaciones nuevas y re-construcciones, medida como el consumo electri-co por unidad de superficie al ano: kWh/m2ano.

Inducir un diseno bioclimatico de acuerdo con lascuatro regiones climaticas del paıs.

3 Metodologıa

El proyecto se desarrollo en cuatro etapas: seleccionde los edificios, regionalizacion climatica, diagnosticoenergetico y analisis de resultados.

Para seleccionar el tipo de construccion se consi-deraron aquellas que tuvieran un mayor consumo deenergıa electrica, ya sea por edificio o por unidad dearea.

Para definir la regionalizacion climatica serealizo un analisis de los distintos sistemas de clasifi-cacion utilizados en el paıs y en codigos internaciona-les. Para facilitar procesos comparativos, el sistemaelegido es el mismo mismo que el propuesto para elMecanismo de Desarrollo Limpio de la Vivienda enMexico, el cual relaciona los bioclimas por ciudad enel territorio nacional.

El diagnostico energetico se realizo en una serie deedificios representativos en todas las zonas climaticasy para cuatro tipologıas de edificios. La metodologıautilizada para las auditorıas energeticas consistio en laaplicacion de tres metodos de calculo distintos y com-plementarios para dimensionar el consumo de electri-cidad de un edificio:

Levantamiento de datos de cargas electricas, elcual consiste en un censo de los equipos que con-sumen energıa electrica, con el fin de conocercomo se distribuye el uso de dicha energıa en eledificio.

Monitoreo de parametros electricos, a traves delo cual es posible conocer el perfil de demanda yel consumo electrico total del edificio.

Revision de la facturacion electrica mensual dela edificacion durante un ano.

A partir de los tres metodos se obtienen cifras delconsumo de energıa electrica que fueron evaluadas yponderadas para calcular el valor de referencia poredificacion, expresado en kWh/m2ano.

4 Resultados

De acuerdo con un estudio realizado por el Institutode Ingenierıa de la Universidad Nacional Autonomade Mexico (unam) por encargo del cmm2, se deter-mino que hospitales y hoteles son los edificios con elmayor consumo de energıa por unidad de area. Porsu parte, escuelas, hoteles y tiendas de autoservicioson los edificios que en conjunto consumen la mayorcantidad de energıa por la cantidad de metros cua-drados construidos a nivel nacional. Por esta razon,estos cuatro tipos de edificaciones fueron selecciona-das para el analisis.

Los diagnosticos energeticos se constituyeron comoun componente fundamental en este estudio. En total,se midieron 29 edificios y se obtuvo informacion defacturacion de energıa electrica y area de 25 mas. Lafigura 1 muestra los registros de consumo de energıaelectrica por tipo de edificio y por zona climatica.

En especial se identifico un area de oportunidaden la densidad de potencia electrica para alumbra-do (dpea). Se encontro que puede lograrse el cum-plimiento de la norma vigente aun cuando se tenga

2Instituto de Ingenierıa, unam. 2011. Estrategias Regionalespara Lograr un Desarrollo Sustentable y de Baja Intensidad deCarbono en Mexico: Sector de la Edificacion (Energıa).

2

Figura 1: Consumo de Energıa Electrica en los Edifi-cios de Mayor Consumo en Mexico

Escuelas Hospitales HotelesTiendas de autoservicio

0

200

400

600

●

Cál

ido−

húm

edo

Cál

ido−

seco

Cál

ido−

subh

úmed

o

Tem

plad

o

Cál

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Cál

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Cál

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Cál

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o

Tem

plad

o

Zona climática

Con

sum

o [ k

Wh

m2 a

]

instalado un sistema de iluminacion obsoleto e inefi-ciente, como lamparas incandescentes o fluorescentesT12 con balastro electromagnetico.

5 Conclusiones y recomendaciones

La informacion recopilada mediante el analisis deldesempeno energetico de edificios en las cuatro zonasbioclimaticas sirvio para la elaboracion de una pro-puesta de lınea base del consumo de energıa electricaen kWh/m2ano por zonas climaticas cuya utilidadinmediata esta en la certificacion voluntaria de edi-ficaciones que desean ser clasificadas como sustenta-bles. La propuesta para esta lınea base se expone enla tabla 1.

Una segunda propuesta derivada de los estudios deedificios sustentables, fue el proyecto de actualizacionde los valores de dpea, establecidos en la nom-007-ener-2004. La propuesta de actualizacion se basa enlas especificaciones del estandar ashrae/iesna 90.1-2010 (Vease la tabla 2).

Estos valores de dpea y la lınea base de consu-mos energeticos se incorporaron al proyecto de Nor-ma Mexicana de Edificaciones Sustentables en el queparticiparon diferentes instituciones publicas, priva-das y academicas. En la actualidad esta norma se

Tabla 1: Indice de Consumo de Energıa ElectricakWh/m2ano sugerido por el cmm para la certifica-cion de edificaciones sustentables

Zona climatica

Uso del edificio Cali

do

seco

Calid

ohu

med

o

Tem

pla

do

Cali

do

sub

-hu

med

o

Hoteles 170 200 150 120Escuelas 60 70 55 40Hospitales 260 300 240 220Tiendas de auto-servicio

200 290 300 170

Tabla 2: Densidad de Potencia Electrica para Alum-brado (dpea), vigente y propuesta por el cmm parala certificacion de edificaciones sustentables

Tipo de Edificio DPEA [W/m2]Vigente Propuesta

Centro comercial, tienda de au-toservicio

20 15

Oficinas 14 10Restaurante bar 16 11Centro de convenciones 15 12Museo 17 11Clınica 17 9Hospital 17 13Teatro 16 15Escuela, universidad 16 11Transporte (pasajeros) 16 8Taller 27 13Hotel 18 11Motel 22 9Cine 17 9Cafeterıa, restaurante de comi-da rapida

19 10

Centro deportivo 16 9Restaurante familiar 20 10Gimnasio 16 11Servicio automotriz 16 9Edificios religiosos 24 11Almacen 13 7

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encuentra en el Comite Tecnico de NormalizacionNacional de Medio Ambiente y Recursos Naturales(cotemarnat) y se preve que a finales de 2012 puedaaprobarse y enviarse para su registro a la Secretarıade Economıa.

Mediante los levantamientos electricos se identifi-caron las principales cargas de acuerdo con el tipo deedificio y zona climatica en que se encuentra ubicado.Ası, por ejemplo, en la zona clima calido humedo elacondicionamiento de aire constituye el mayor consu-mo de energıa electrica, mientras que en la zona climatemplado, la iluminacion y el equipo de computo sonlas categorıas que se destacan por su consumo.

De manera general, se reconoce que las principalesareas de oportunidad para el ahorro de energıa sonel diseno de la envolvente del edificio, en conjuntocon los equipos de acondicionamiento de aire y deiluminacion.

Aunque una reduccion en el consumo electrico delos edificios no implica que estos sean sustentables, loscriterios que mejoren su desempeno energetico contri-buyen a un importante avance en materia de susten-tabilidad, y a facilitar la incorporacion de criterioscomplementarios.

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