Comunicación presentada al II Congreso Ciudades Inteligentes:
Autores
- Sergio García-Pérez, Estudiante de Doctorado, Escuela de Ingeniería y Arquitectura, Universidad de Zaragoza
- Dr. Jesús Boschmonart-Rives, Investigador senior, Sostenipra, Inèdit innovació, Universitat Autònoma de Barcelona
- Jorge Sierra-Pérez, Profesor contratado, Sostenipra, Universitat Autònoma de Barcelona, Centro Universitario de la Defensa de Zaragoza
Resumen
Actualmente el parque inmobiliario concentra gran parte de la obsolescencia urbana, siendo la mejora energética de las envolventes térmicas existentes uno de los retos para la transición de las ciudades hacía una economía baja en carbono. El presente estudio es el desarrollo de una metodología bottom-up de caracterización cualitativa y cuantitativa de la envolvente térmica del parque inmobiliario en ámbitos municipales y/o supramunicipales. En concreto se ocupa de la edificación residencial del Área Metropolitana de Barcelona (AMB), donde a través del uso de Sistemas de Información Geográfica (SIG) y datos abiertos catastrales, se realiza un diagnóstico actualizado y actualizable con el fin de establecer una base científica sobre la que plantear futuras estrategias de mejora de la eficiencia energética.
Introducción
La Unión Europea a través del Programa Marco Horizonte 2020 manifiesta su interés en la investigación de las grandes cuestiones que afectan a los ciudadanos europeos entre las que se incluye el medio ambiente y la eficiencia en el uso de los recursos y las materias primas. De estos objetivos se deriva la transformación del sistema productivo hacia la denominada economía baja en carbono que supone una oportunidad para las ciudades, donde el parque inmobiliario y en especial su envolvente térmica, juega un papel esencial en la misma (Rode & Burdett, 2011), ya que concentra gran parte de los consumos energéticos.
En el caso del parque inmobiliario español la sostenibilidad y eficiencia del mismo ha centrado un extenso número de estudios publicados por entidades de muy diversa índole y con objetivos diversos. Entre los más destacados se encuentran los desarrollados por el Ministerio de Fomento a través de los Atlas de Vulnerabilidad Urbana y Atlas de la Edificación Residencial (Ministerio de Fomento, 2013), o los que promueve el Green Building Council España (GBCe), a través del Grupo de Trabajo Rehabilitación (Cuchí & Sweatman, 2011), todos ellos realizados en base a los datos que disponen los censos de Población y Vivienda, cuya escala de trabajo mínima es la sección censal.
La entrada en vigor de la Directiva 2003/98/CE, de 17 de noviembre de 2003, del Parlamento Europeo y del Consejo, relativa a la reutilización de la información del sector público, permite plantear ahora una nueva aproximación bottom-up a la caracterización del sector residencial (Swan & Ugursal, 2009), que permitirá conocer la realidad física del parque inmobiliario a través de la caracterización del elemento esencial de la trama urbana: el edificio; adaptando frente a otros estudios ya realizados la metodología a la realidad española, a través de los datos obtenidos a través de la Dirección General del Catastro, (Mastrucci et al., 2015).
El presente trabajo, al establecer la metodología bottom-up de caracterización del stock residencial inmobiliario para el caso español, permitirá a las administraciones públicas un mayor conocimiento sobre el parque edificado, actualizado (actualmente los censos de vivienda sobre los que se basan los estudios de caracterización del parque inmobiliario realizados hasta la fecha en España se realizan cada 10 años. Los estudios consultados utilizan datos del censo de 2001, y no se han actualizado todavía al 2011. Además el cambio metodológico hacia un análisis más estadístico plantea dudas a la comunidad científica. El planteado aquí cuenta con datos actualizados y podría actualizarse con cada revisión publicada de la Dirección General del Catastro) para plantear líneas estratégicas que permitan la mejora de la eficiencia del mismo.
Además al tratarse de información geolocalizada se mejoran las posibilidades divulgativas a la ciudadanía sobre cuestiones de esta índole. Por último, esto puede servir de base para estudios científicos más extensos. En concreto, el resultado obtenido de este trabajo será utilizado para la cuantificación de las implicaciones ambientales que supondría la rehabilitación energética de las viviendas menos eficientes del Área Metropolitana de Barcelona (AMB), utilizando la metodología del Análisis de Ciclo de Vida (ACV) ya cuantificada y extrapolable a esta escala de trabajo en el estudio realizado por Sierra-Pérez (2015).
Metodología
El método realizado caracteriza primero de forma cualitativa el parque de viviendas, para posteriormente procesar los datos geoespaciales para la caracterización geométrica. Se parte de la cartografía catastral y de la información alfanumérica del catastro actualizada del AMB.
Caracterización cualitativa de la envolvente térmica
Teniendo en cuenta la dimensión urbana y territorial del estudio, la caracterización física de la edificación se establece con 2 categorías de análisis principales: antigüedad de la edificación y tipología, suficientes para conocer por una parte, la normativa técnica de aplicación que caracteriza la demanda energética exigida a la edificación, y por otra aspectos morfológicos y tipológicos de la misma.
La antigüedad se obtiene de los registros catastrales y se subdivide en tres variables en función de la normativa térmica de aplicación: (i) anteriores a 1981, cuando no existía legislación en materia de aislamiento térmico en España; (ii) entre 1981 y 2007, una vez entrada en vigor la primera normativa que legislaba sobre la exigencia de aislamiento térmico en España de 1979 (Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo 1979), donde se establecían requerimientos mínimos de aislamiento para satisfacer unos valores máximos de transmitancia de elementos constructivos por un lado y uno global de la superficie envolvente por otro (Gangolells & Casals, 2012) y (iii) a partir de 2008, debido al cambio de tendencia en cuanto a la limitación de la demanda energética con la aprobación del Código Técnico de la Edificación a partir de 2006 (Ministerio de Fomento, 2006), que afectó a los edificios construidos a partir de 2008 y que siguiendo la metodología de la primera norma aumentó considerablemente las exigencias mínimas (IDAE, 2012).
La nueva actualización del CTE en materia de ahorro de energía aprobada en septiembre de 2013 no se considera en este análisis, al ser de aplicación a los edificios construidos a partir de 2015, y ser el número de registros analizados inferior al 0.1% del total, pero deberá tenerse en cuenta en futuros análisis actualizados, donde la muestra empezará a ser significativa.
Las características tipológicas se establecen gracias a la calificación del Plan Territorial Metropolitano, que establece categorías del tipo de edificación en relación al área urbana donde se inserta, siendo las variables principales extraídas de este estudio: (a) vivienda unifamiliar aislada, (b) vivienda unifamiliar adosada y (c) vivienda colectiva.
Caracterización cuantitativa de la envolvente térmica
Para realizar la caracterización cuantitativa de la envolvente térmica se tienen en cuenta los datos que aportan los Sistemas de Información Geográfica (SIG) y los datos alfanuméricos catastrales asociados de los edificios. El método de trabajo tiene en cuenta la parte de envolvente térmica del edificio que está en contacto con el exterior, por tanto sobre la que se podrá intervenir mediante obras de mejora y rehabilitación de forma sencilla. La superficie total de superficie envolvente se define entonces como la suma de la superficie de cubierta y la superficie de fachada neta. Esta caracterización geométrica parte de una simplificación del estado real del edificio, obteniendo un modelo simplificado de similares superficies. Las limitaciones se considerarán más adelante.
Por un lado, la superficie de cubierta se obtiene directamente de la cartografía catastral, siendo esta la huella que ocupa un edificio sobre el terreno. Mientras que la superficie de fachada tiene en cuenta por una parte el perímetro exterior de la edificación y por otra la altura de la misma, obteniéndose dicha altura como el producto entre el número de plantas por la longitud típica entre plantas estipulado en 3 metros (IDAE, 2012). El número de plantas se ha calculado como la diferencia entre la superficie construida sobre rasante, y la huella en planta; realizando de esta forma la simplificación geométrica del modelo. (Figura 1)
Es preciso distinguir ahora en la superficie de fachada la parte correspondiente a huecos, obteniendo así la denominada superficie envolvente neta. Para este estudio se tienen en cuentan otros ya realizados que fijan la proporción de ventanas y puertas respecto a la envolvente exterior en un 30% para el caso de bloques de vivienda colectiva, (Rodríguez-Soria et al., 2015). Para el caso de viviendas aisladas y unifamiliares utilizando las metodologías del estudio anterior se ha realizado un promedio con los datos obtenidos del Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía, (IDAE, 2009). El resultado es de un 15% en el caso de aisladas y de un 19% pasa adosadas.
Limitaciones
A pesar de la facilidad de obtención de los datos de las administraciones públicas y asumiendo la veracidad de los mismos, al realizar simplificaciones geométricas se asumen errores inevitables en la escala urbana de trabajo planteada. Los edificios geométricamente más complejos son los afectados por este modelo estudiado. También se encuentran discordancias entre el uso del suelo obtenido del Plan Territorial Metropolitano (PTM) y el edificio real construido, generalmente en los suelos de nueva ordenación, debido a que la actualización de planes modificados del PTM no se ha producido todavía. Por último, aunque los datos catastrales incluyen información acerca del estado rehabilitado de viviendas y en los últimos años la administración ha trabajado en aclarar la terminología usada para distinguir los grados de intervención sobre los bienes inmuebles, no se han tenido en cuenta al ser todavía estos datos, sobre todo en los registros antiguos, poco fiables.
Resultados
La metodología de trabajo planteada permite obtener resultados a diversas escalas, al haber comenzado el estudio desde la unidad de análisis más pequeña para posteriormente extrapolar los resultados a medidas más grandes.
En una primera aproximación a escala municipal resulta de gran importancia la representación geoespacial de los datos, obteniendo mapas de análisis que permiten visualizar los resultados de una forma clara. Se observa en estos mapas como el sector residencial tiende a concentrar similares características en áreas homogéneas. (Figura 2)
En una segunda aproximación esta vez a escala supramunicipal, se agregan los datos obtenidos por cada municipio de estudio. Una vez obtenidos los datos absolutos se procede a obtener variables relativas por cada municipio para poder caracterizar correctamente la situación de cada uno en su propio contexto. La Figura 3 y la Figura 4 muestran la distribución espacial del porcentaje de superficie relativa en los periodos de construcción menos eficientes térmicamente. Se observa como la concentración de superficie envolvente menos eficiente se traslada entre los años 1981 y 2007 hacia el exterior del municipio de Barcelona.
Por último, analizando la totalidad del Área Metropolitana (Figura 5) se aprecia como los resultados obtenidos inciden en que la mayor concentración de superficie envolvente menos eficiente se focaliza sobre la edificación de vivienda colectiva construida anteriormente a 1981, guardando relación con las conclusiones que establecían los informes estudiados (Cuchí & Sweatman, 2011; Ministerio de Fomento, 2013). El hecho de que no exista una gran varianza entre estudios realizados con datos del 2001 y los realizados en 2015 puede deberse a la casi paralización del sector de la construcción en el periodo de crisis económica, sobre todo a partir de 2008.
Discusión
Los resultados obtenidos en este trabajo sirven para actualizar a través de una metodología bottom-up la caracterización de la edificación en el AMB, siendo este método ampliable a otros contextos y actualizable y ampliable conforme se facilite el acceso a otros datos abiertos como por ejemplo los registros de certificaciones energéticas de forma generalizada en toda España. Al obtener además cartografía con una mayor definición a la de los estudios analizados previamente, las posibilidades de extrapolación de resultados a diversas escalas de trabajo aumenta.
El estudio puede tener un alto interés por parte de las administraciones públicas, ya que el modelo permite conocer datos relevantes y novedosos para el establecimiento de futuras estrategias de rehabilitación y desarrollo urbano sostenible.
Al ser el modelo utilizado un SIG permite también una mejora en la divulgación de los resultados, ya que la representación cartográfica puede facilitar una compresión más sencilla por parte de la sociedad, posibilitando entonces una mayor concienciación e implicación de esta en los procesos de rehabilitación.
Por último este estudio se enmarca dentro de una investigación más amplia en la que una vez obtenidos la cuantificación y cualificación de la superficie envolvente, se va a continuar con un método de trabajo para la valoración ambiental de las diferentes soluciones constructivas tipo en la rehabilitación energética de edificios, a través de las metodologías del Análisis de Ciclo de Vida (ACV). Así se podrá obtener los impactos derivados de la rehabilitación de una forma numérica y gráfica detallada.
Agradecimientos
Agradecer al Área Metropolitana de Barcelona (AMB) el apoyo recibido para la financiación de este proyecto de investigación. Así mismo, a la Dirección General del Catastro y la Generalitat de Catalunya por facilitar los datos que han hecho posible este estudio.
Referencias
- Cuchí, A., & Sweatman, P., 2011, Una visión-país para el sector de la edificación en españa.
- Gangolells, M., & Casals, M., 2012, Resilience to increasing temperatures: residential building stock adaptation through codes and standards. Building Research & Information, 40(6), 645–664.
- IDAE, 2009, Opción simplificada. Viviendas. Memoria de cálculo. Madrid.
- IDAE, 2012, Guía IDAE: Manual de fundamentos técnicos de calificación energética de edificios existentes CE3X. Madrid.
- Mastrucci, A., Popovici, E., Marvuglia, A., Benetto, E., & Leopold, U., 2015, GIS-based Life Cycle Assessment of urban building stocks retrofitting A bottom-up framework applied to Luxembourg, (EnviroInfo), 47–56.
- Ministerio de Fomento, 2013, Análisis de las características de la edificación residencial en España (2001). Madrid.
- Rode, P., & Burdett, R, 2011, Cities: Investing in energy and resource efficiency. (Vol. 11, pp. 453–492).
- Rodríguez-Soria, B., Domínguez-Hernández, J., Pérez-Bella, J. M., & del Coz-Díaz, J. J., 2015, Quantitative analysis of the divergence in energy losses allowed through building envelopes. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 49, 1000–1008.
- Sierra-Pérez, J., Boschmonart-Rives, J., & Gabarrell, X., 2015, Environmental assessment of façade-building systems and thermal insulation materials for different climatic conditions. Journal of Cleaner Production.
- Swan, L. G., & Ugursal, V. I., 2009, Modeling of end-use energy consumption in the residential sector: A review of modeling techniques. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13(8), 1819–1835.