Evaluation system for retrofitting solutions for energy saving in historic buildings (SESREBIC). Application in BIC monasteries
National University of Ireland in Galway (Irlanda)
e-mail: mlopez@eficienciaypatrimonio.com
https://orcid.org/0000-0003-4558-3177
Universidad de Sevilla (España)
https://orcid.org/0000-0001-7636-102X
Universidad de Sevilla (España)
https://orcid.org/0000-0002-6511-2885
RESUMENEn el presente artículo, se resume la investigación llevada a cabo para diseñar un sistema que ayude a la toma de decisiones en relación a intervenciones de rehabilitación energética en edificios Bien de Interés Cultural. Los criterios relacionados con la viabilidad técnica y la mejora de la eficiencia energética, no son suficientes en el caso de intervenciones en edificios BIC, en los que deben analizarse los requisitos que fijan las Comisiones de Patrimonio, con el fin de aplicar en la actuación soluciones que mejoren su comportamiento energético sin alterar sus cualidades como BIC. Con este sistema se pretende dar una primera respuesta al RD 564/2017, que permite realizar las certificaciones de eficiencia energética en este tipo de edificios, si cumplen estos requisitos. La validez del sistema se ha comprobado evaluando soluciones para cuatro intervenciones en monasterios incluidos en el catálogo de BIC del Estado Español. |
ABSTRACTThe present paper summarizes the research carried out in order to design a strategic tool to help in decision-making, with the aim of tackling the problem of retrofitting buildings officially protected, representative of Cultural Heritage Interest. In the case of energy retrofitting interventions in the Cultural Heritage, criteria based on technical viability and energy efficiency improvements should be analyzed comprehensively and in conjunction with qualities established by Heritage Committees, meeting the requirements of a solution that not only improves energy performance but also preserves cultural interests. Furthermore, this tool offers an initial response to the Royal Decree 564/2017, which establishes the certification of energy efficiency of these type of buildings. System validation has been conducted through an evaluation of four retrofitting interventions developed in monasteries, all of them considered Cultural Heritage Interest and included in the General Catalogue of the Spanish Historical Heritage. |
Recibido: 28/02/2018; Aceptado: 02/10/2018; Publicado on-line: 17/09/2019 Citation / Cómo citar este artículo: López-Zambrano, M.J.; Canivell, J.; Calama-González, C. (2019). Sistema de evaluación de soluciones de rehabilitación energética para edificios bien de interés cultural (SESREBIC). Su aplicación a monasterios BIC. Informes de la Construcción, 71(555): e300. https://doi.org/10.3989/ic.63532 Palabras clave: Rehabilitación energética; Bien Interés Cultural; eficiencia energética; construcción patrimonial. Keywords: Energy retrofitting; heritage of cultural interest; energy efficiency; heritage building. Copyright: © 2019 CSIC. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia de uso y distribución Creative Commons Reconocimiento 4.0 Internacional (CC BY 4.0). |
CONTENIDOS |
El Real Decreto 235/2013 (1), por el que se aprueba el procedimiento básico para la certificación de la eficiencia energética de los edificios, significó un paso importante para fomentar la eficiencia energética en los edificios, incluidos los existentes. Pero dentro del ámbito de actuación se excluían los edificios y monumentos protegidos oficialmente en razón de su particular valor arquitectónico o histórico.
Según la base de datos de Bienes Inmuebles del Ministerio de Educación, Cultura y Deporte (2) existen 16.146 inmuebles declarados de Interés. A estos hay añadir los que a nivel local y provincial tienen algún grado de protección en el planeamiento.
Gran parte de ellos están en uso, como centros culturales, educativos, administrativos e incluso hoteleros, siendo importantes sus necesidades de mejora del rendimiento energético. Una intervención inapropiada podría ser irreversible, por lo que requiere un estudio meticuloso y específico, que combine el conocimiento de medidas adecuadas en materia de eficiencia energética y el cocimiento técnico, sensibilidad y respeto profundo por el Patrimonio para poder hallar las soluciones más idóneas sin afectar a los elementos protegidos.
La reciente aprobación del Real Decreto 564/2017 (3), que modifica el Real Decreto 235/2013, que aprueba el procedimiento básico para la certificación de la eficiencia energética de los edificios, ha abierto la puerta a la rehabilitación energética de los edificios protegidos, siempre que las actuaciones de mejora no alteren de manera inaceptable su carácter o aspecto.
Uno de los factores que presenta mayor dificultad para la aplicación de medidas para la mejora de la eficiencia energética en los edificios con protección, tiene su base en la ley de Patrimonio Histórico Español en vigor desde 1985 (4), que considera inalterables los aspectos y elementos singulares que han llevado a su declaración como BIC.
Otro problema, es que a este tipo de edificios es muy difícil aplicarles la normativa de eficiencia energética, ya que los procedimientos actuales y las guías que existen para realizar certificaciones energéticas (5), auditorías (6) o catálogos de soluciones de rehabilitación energética (7), recogen exclusivamente los datos necesarios para hacer posteriormente los cálculos o simulaciones en herramientas informáticas. Pero tanto, en estas herramientas informáticas (8) como en las guías y catálogos, no se tienen en cuenta los límites de actuación marcados por las catalogaciones de los edificios protegidos, de forma que podríamos obtener una mejora en la calificación energética, pero las soluciones propuestas podrían ser incompatibles con su carácter BIC.
Las soluciones de rehabilitación energética de un edificio BIC, deben considerar dos aspectos básicos. El primero es un análisis histórico y de su protección patrimonial, como paso previo que nos ayude a diseñar unas soluciones válidas y adecuadas para el edificio. Y, en segundo término, un estudio exhaustivo de las soluciones para la mejora que permita que la intervención pase el filtro de la Comisión Territorial de Patrimonio correspondiente que debe aprobar dichas medidas.
La entrada en vigor del RD 564/2017 ha abierto una puerta a la posibilidad de certificar energéticamente edificios con protección patrimonial. Hasta esta fecha, las intervenciones de rehabilitación energética sobre edificios BIC, se realizaban como intervenciones singulares, que se limitaban al análisis del edificio en cuestión, por lo que no eran válidas para su aplicación con carácter general. Es el caso, por ejemplo, del proyecto RENERPATH: Metodología de rehabilitación energética de edificios patrimoniales (9), en el que se ha desarrollado una metodología que posteriormente se aplicó en dos edificios protegidos, en Ciudad Rodrigo y en Portugal. Otros proyectos financiados por la Unión Europea, sobre eficiencia energética y Patrimonio Cultural, son EFFESUS (10) (enfocado a distritos urbanos, no a edificios) y 3ENCULT (11) (Centrado en la reducción de la demanda energética y la mejora de la habitabilidad en edificios históricos).
Se está investigando sobre la metodología de intervención, soluciones específicas, incorporación de herramientas informáticas para su seguimiento con GIS (12) o BIM (13)(14), incluso desarrollo de sensores específicos de medición de condiciones ambientales (15). Pero tratar los edificios protegidos como casos al margen de la normativa, deriva en que muchas de las herramientas y guías habituales se diseñen sin incluirlos. Lo ideal sería incluir los edificios catalogados en las metodologías y herramientas actuales, pero existen diferencias importantes en el tratamiento de edificios protegidos y no protegidos. En el caso de la elección de soluciones para la rehabilitación energética, sería necesario establecer un paso previo para rechazarlas o aceptarlas en función de unos requisitos patrimoniales preestablecidos, lo que facilitaría el proceso de elección soluciones y la integración de los BIC en los documentos o herramientas reconocidas por el Ministerio para certificar energéticamente.
Por esta razón esta investigación (16) propone generar unos criterios y un sistema de evaluación que puedan ser incorporados en las herramientas de calificación o evaluación existentes, para poder realizar la certificación energética de los edificios protegidos como BIC.
Se parte de la base de que los actuales sistemas de valoración de soluciones de rehabilitación energética tienen solo un fundamento económico y energético y no contemplan los elementos y sistemas del edificio que han servido de base para catalogarlo como BIC, por lo que es necesario el diseño de un sistema de valoración que también incluya los indicadores necesarios para respetar la protección patrimonial.
En las intervenciones en materia de rehabilitación energética de edificios BIC, existen dos tipos de limitaciones. Unas tienen su base en los marcos normativos que regulan las condiciones energéticas que deben cumplir, la otra es que deben respetar las condiciones de intervención que se regulan en su catalogación como BIC. Por lo tanto, es necesario dar una respuesta que facilite y promueva la generación de soluciones constructivas que, mejorando las condiciones energéticas del monumento, no afecten a su cualidad cultural y patrimonial. Con este sentido se proponen indicadores cualitativos y cuantitativos que permitan dar una respuesta adecuada a la rehabilitación desde la fase de proyecto.
Como primera aproximación al problema, se ha considerado adecuado limitar el estudio a la evaluación de las soluciones de rehabilitación energética relacionadas con la envolvente, porque son los que afectan más directamente a los criterios de catalogación del BIC. No está incluido –por su envergadura– el estudio de las instalaciones, aunque se contempla su futura integración en el sistema de evaluación.
Para contextualizar la aplicación, como la tipología de BIC es muy amplia y diversa, la investigación se centra en la tipología constructiva del monasterio. Una de las razones para su elección es la existencia del listado incluido en el Plan Nacional de Abadías, monasterios y conventos (17) con más de 500 edificios, aunque ha sido necesario completarlo con una base de datos propia. Además, se trata de una tipología versátil, muy extendida y con una fisonomía y características constructivas muy reconocibles, pero que muestran –en general- una deficiencia energética, al no cumplir sus sistemas constructivos los estándares mínimos de confort térmico. Asimismo, actualmente muchos de estos edificios se están rehabilitando para albergar una gran variedad de usos que requieren una mejora de la eficiencia energética.
Para su desarrollo, la investigación se ha divido en varias fases:
El sistema consiste en una herramienta que permite emitir un juicio relevante sobre las cualidades que aporta una solución constructiva en la rehabilitación energética del BIC. Se trata de establecer una selección y ordenación cualitativa de soluciones, como asistencia en la toma de decisiones previa a la calificación o la simulación energética, excluyendo otras que no cumplen los requisitos de catalogación.
Por lo tanto, el sistema tiene dos funciones principales:
5.1. Categorías de catalogación
Para poder determinar la viabilidad de una solución y sabiendo que existen diferentes situaciones que condicionan el elemento a intervenir, se establecen cinco categorías de catalogación del elemento (Tabla 1) que hemos denominado CASOS y condicionan la valoración de los indicadores.
Tabla 1. Categorías o CASOS en que puede encontrarse el elemento constructivo sobre el que se va a intervenir.
Categorías | Descripción | Palabras clave | Código |
---|---|---|---|
Elemento original con posibilidad de restauración | Elemento original protegido, buen estado de conservación, sólo es posible la Restauración | Original Protegido Solo Restauración |
CASO1_OP_SR |
Elemento original sin posibilidad de restauración, pero sí de rehabilitación | Elemento original protegido al que hay que integrarle una pieza nueva o sustituir por otro nuevo al encontrase mal conservado | Original Protegido Rehabilitación |
CASO2_OP_RE |
Elemento original no protegido y/u oculto | Elemento original no protegido o que estando protegido se puede ocultar bajo otra solución | Original No Protegido Protegido Oculto |
CASO3_ONP_PO |
Elemento no original visto | Elemento no original integrado en una zona protegida | No Original Visto |
CASO4_NO_V |
Elemento no original y/u oculto | Elemento no original que puede permanecer oculto | No Original Oculto |
CASO5_NO_O |
Indicadores del sistema.
5.2. Indicadores del sistema
Se utilizan tres tipos de indicadores. Indicadores relacionados con el cumplimiento de la calificación patrimonial del edificio (CAT) y que son básicos para su cumplimiento. Posteriormente se evalúan los indicadores relacionados con la rehabilitación desde su punto de vista constructivo (REH) y los relacionados con la rehabilitación energética (ENE). Para evaluar cada uno se establece una escala de valoración de tres niveles, puntuando de 1 al 3, siendo normalmente 1 la valoración más desfavorable de indicador.
5.2.1. Indicadores relacionados con el cumplimiento de la calificación patrimonial del edificio (CAT)
Uno de los problemas planteados en el diseño del sistema es la elección de indicadores relacionados con el cumplimiento de los requisitos de la catalogación patrimonial, ya que cada Comunidad Autónoma y cada ayuntamiento tienen una norma propia. Por ello se parte del análisis de la Ley 16/1985 de Patrimonio Histórico Español (4) y de los criterios más comúnmente utilizados por legislaciones autonómicas y ayuntamientos. Este grupo de indicadores se denomina CAT, y condicionan la validación o el rechazo de la solución propuesta, ya que evalúan los requisitos establecidos en la catalogación patrimonial del edificio.
La determinación de los indicadores considera aspectos recogidos en las citadas leyes:
Para cumplir estos requisitos se han considerado seis indicadores CAT, cuyos criterios y valoraciones (en una escala de 1 a 3 puntos) detallamos:
5.2.2. Indicadores relacionados con la rehabilitación de los sistemas constructivos (REH).
5.2.3. Indicadores relacionados con la rehabilitación energética (ENE).
Tabla 2. Criterios de elección asignados al indicador Permeabilidad al Aire de Huecos.
Permeabilidad al aire de huecos | Criterio | Correspondencia numérica | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
α | A | B | C | D | E | ||
Muy estanco | X≤50 m3/hm2 | X≤27 m3/hm2 | 3 | ||||
Estanco | 50<X≤100 m3/hm2 | 27<X≤50 m3/hm2 | 2 | ||||
Poco estanco | X>100 m3/hm2 | X>50 m3/hm2 | 1 | ||||
La permeabilidad de las carpinterías indicada es la medida con una sobrepresión de 100Pa |
Conocidos los indicadores, el proceso a seguir en la evaluación es el siguiente:
Una vez introducidos los datos, se valoran en primer término los indicadores correspondientes a la catalogación del edificio (CAT). Estos indicadores tienen la función de aceptar o descartar la solución y establecen valores obligatorios según las diferentes categorías analizadas en el apartado 5.1. Si la solución aparece como aceptada, el sistema procede a valorar el resto de los indicadores.
Finalmente, como hemos indicado, el sistema ofrece una valoración parcial por cada indicador y la valoración total de la solución. Además, se obtiene una representación gráfica de la valoración. Por un lado, los Indicadores de la categoría CAT se representan mediante un gráfico radial y por otro los indicadores REH y ENE en un gráfico de columnas, que ofrecen información complementaria de la solución para poder establecer una comparativa entre diversas alternativas.
En el caso de los indicadores CAT, al disponer de un indicador en cada vértice de la gráfica, se aprecia la situación global de la solución, permitiendo superponer los patrones de las distintas soluciones para comprobar la más adecuada. En la Figura 1 arriba, se han representado las cinco categorías propuestas que determinan patrones que cumplen los requisitos mínimos de la catalogación, de modo que, cuanto más se acerque la solución evaluada a su patrón correspondiente, más posibilidades de aceptación tendrá.
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Los patrones que deben cumplir los indicadores CAT y que vienen representados en la figura anterior, han sido obtenidos siguiendo la Tabla 3. Para cada CASO hemos establecido cual tendría que ser la puntuación para que cumpliera con los requisitos establecidos en la catalogación. Estas puntuaciones son las que hemos extrapolado a los vértices de los diagramas radiales. Sombreado en naranja, Tabla 3, vemos los valores obligatorios. Sombreado en gris, los requisitos establecidos para una rehabilitación (que se diferencie de los originales). No podríamos utilizar la valoración 3 que sería idéntico, pero el sistema permite que si con alguno de estos tres indicadores existe la posibilidad de no mimetización uno de ellos o dos de ellos puedan valorarse con la máxima puntuación. El sombreado azul hace mención al CASO4_NO_V, elemento no original integrado en una zona protegida, por lo que para garantizar la armonía con el conjunto tendría que valorarse con más de 1.
Tabla 3. Asignación de valores obligatorios y opcionales según el CASO y el indicador para aceptar o no una solución.
CASO1_OP_SR | CASO2_OP_RE | CASO3_ONP_PO | CASO4_NO_V | CASO5_NO_O | |
---|---|---|---|---|---|
CAT | |||||
CAT_01_co | 3 | 2 (3) | 1-3 | 2-3 | 1-3 |
CAT_02_te | 3 | 2(3) | 1-3 | 2-3 | 1-3 |
CAT_03_vo | 3 | 3 | 1-3 | 2-3 | 1-3 |
CAT_04_ap | 3 | 2(3) | 1-3 | 2-3 | 1-3 |
CAT_05_cm | 3 | 3 | 3 | 1-3 | 1-3 |
CAT_06_re | 3 | 3 | 3 | 1-3 | 1-3 |
REH | |||||
REH_01_vt | 1-3 | 1-3 | 1-3 | 1-3 | 1-3 |
REH_02_ve | 1-3 | 1-3 | 1-3 | 1-3 | 1-3 |
REH_03_fe | 1-3 | 1-3 | 1-3 | 1-3 | 1-3 |
REH_04_fm | 1-3 | 1-3 | 1-3 | 1-3 | 1-3 |
ENE | |||||
ENE_01_me | 1-3 | 1-3 | 1-3 | 1-3 | 1-3 |
ENE_01_pa | 1-3 | 1-3 | 1-3 | 1-3 | 1-3 |
ENE_02_rm | 1-3 | 1-3 | 1-3 | 1-3 | 1-3 |
ENE_03_du | 1-3 | 1-3 | 1-3 | 1-3 | 1-3 |
En la Figura 1 abajo, hemos representado la misma solución evaluada (superficie sombreada) en relación con dos patrones de catalogación diferentes. La superficie que se encuentra dentro del patrón cumple todos los requisitos, mientras que la superficie que sale fuera del patrón es la que rebaja la puntuación. En la figura de la izquierda aparece el CASO2_OP_RE y a la derecha CASO3_CNP_PO. En el caso de la izquierda la solución no estaría aceptada, ya que el perímetro del patrón sobresale del área sombreada de la solución, debido al volumen. En el gráfico de la derecha, la solución sería aceptada, pues el área sombreada queda dentro de los límites del patrón; es decir, se cumplirían las exigencias mínimas.
Para representar el resto de los indicadores se ha elegido un diagrama de columnas siguiendo el criterio de puntuación con un valor máximo de 3 y de 1 para el mínimo. Mientras más alta sea la columna mejor será el indicador parcial y en consecuencia la solución a evaluar.
Para perfilar el sistema de evaluación y comprobar que evalúa correctamente las soluciones de rehabilitación energética, se realizó un banco de pruebas en el que se chequearon cinco soluciones de rehabilitación energética en tres monasterios BIC. Para ello nos valdremos de casos-tipo (25). Con esta opción buscamos que en la muestra aparezcan todas las variables que intervienen en el sistema de evaluación abogando menos por la cantidad de casos o elementos de muestreo y más por la representatividad de los mismos.
Las soluciones propuestas fueron:
En concreto se han evaluado las siguientes soluciones para perfilar el sistema:
En la Tabla 4 podemos ver la matriz predictiva que se diseñó en la que se establecían en verde las evaluaciones que debían salir favorables y en rosa aquellas que el sistema debía descartar.
Tabla 4. Representación de las predicciones en cuanto a aceptación o rechazo de las soluciones a evaluar.
Monasterio Retuerta | Monasterio La Vid | Monasterio La Real | ||
---|---|---|---|---|
Muros | CASO1_OP_SR (exterior) CASO3_ONP_PO (interior) |
CASO1_OP_SR | CASO1_OP_SR | Solución 1 |
Huecos | CASO4_NO_V | CASO4_NO_V | CASO4_NO_V | Solución 2 |
Suelos | CASO5_NO_O | CASO3_ONP_PO | CASO5_NO_O | Solución 3 |
Cubierta | CASO2_OP_RE (exterior) CASO3_ONP_PO (interior) |
CASO3_ONP_PO (interior) CASO4_NO_V (exterior) |
CASO4_NO_V (exterior) CASO5_NO_O (interior) |
Solución 4 |
CASO2_OP_RE (exterior) CASO3_ONP_PO (interior) |
CASO3_ONP_PO (interior) CASO4_NO_V (exterior) |
CASO4_NO_V (exterior) CASO5_NO_O (interior) |
Solución 5 |
Verde: aceptado / Rosa: rechazado.
Las conclusiones de esta aplicación para validar el sistema, se concretan en:
Una vez calibrado y puesto en marcha el sistema, decidimos validarlo con un caso externo. En este caso se emplea la intervención en los patios del Colegio Alfonso XII del Monasterio de El Escorial (26):
Ambas soluciones no podían ser descartadas por el sistema de evaluación, ya que habían sido aceptadas y aprobadas en el caso real. Una vez realizada la evaluación, las dos soluciones analizadas con SESREBIC (16) fueron aceptadas como indicamos en la Figura 2.
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La conclusión principal es que se ha conseguido diseñar un sistema que permite valorar las distintas soluciones de rehabilitación energética para aplicarlo a edificaciones declaradas BIC, que no se fundamenta exclusivamente en aspectos económicos y energéticos, sino que también incluye los indicadores necesarios para respetar protección patrimonial del edificio.
En esta primera fase, el sistema se ha enfocado en la tipología constructiva del monasterio, pero dado el resultado positivo de su aplicación, se abre la puerta a la continuación de la investigación en otras tipologías edificatorias.
El sistema de valoración, se ha implementado en una herramienta simplificada que hemos denominado SESREBIC (16), que incorpora indicadores CAT relacionados con los criterios más significativos utilizados por las Comisiones de patrimonio encargadas de otorgar la calificación BIC; indicadores relacionados con la eficiencia energética que aporta la solución ENE e indicadores relacionados con las características constructivas de la solución propuesta REH.
Para la validación de la herramienta, se ha aplicado en un monasterio declarado BIC, y que ha sido sometido a una intervención de rehabilitación energética, comprobando la excelente respuesta de la herramienta de evaluación.
En cuanto a las conclusiones sobre el sistema SESREBIC, destacamos:
Por último, señalar que el presente trabajo proporciona una primera respuesta al RD 564/2017. Este nuevo RD, modifica el artículo 2.2.a del anterior, señalando que se excluyen de la certificación de la eficiencia energética “los edificios protegidos oficialmente por ser parte de un entorno declarado o en razón de su particular valor arquitectónico o histórico, siempre que cualquier actuación de mejora de la eficiencia energética alterase de manera inaceptable su carácter o aspecto, siendo la autoridad que dicta la protección oficial quien determine los elementos inalterables”. En este sentido, para poder cumplir con este precepto, será necesario o bien realizar el certificado energético aportando en las medidas de mejora aquellas soluciones que no alteren estos valores patrimoniales; o bien, justificar mediante alguna herramienta o procedimiento, que cualquier medida de mejora afectaría a la catalogación del edificio para no realizar el certificado. De una forma u otra la existencia de herramientas que ayuden al cumplimiento de la norma serán esenciales.
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(2) | Ministerio de Educación, Cultura y Deporte (2010). Consulta Online a la Base de datos de bienes inmuebles. http://www.mecd.gob.es/bienes/cargarFiltroBienesInmuebles.do?layout=bienesInmuebles&cache=init&language=es. [Acceso: 29-06-2018]. |
(3) | Ministerio de la Presidencia y para las administraciones territoriales (2017). Real Decreto 564/2017, de 2 de junio, por el que se modifica el Real Decreto 235/2013, de 5 de abril, por el que se aprueba el procedimiento básico para la certificación de la eficiencia energética de los edificios. Boletín Oficial del Estado, nº134. España. |
(4) | Jefatura del Estado (1985). Ley 13/1985, de 25 de junio, Ley del Patrimonio Histórico Español. Boletín Oficial del Estado, nº155. España. |
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