Como caso de estudio se toma una vivienda entre medianeras insertada en un edificio plurifamiliar de 78,750 m² de superficie útil. La vivienda cuenta con dos fachadas exteriores de superficie 19,875 m² cada una y orientadas respectivamente a N y S. En cada una de ellas se incluye un único hueco con igual tamaño y posición. Los cerramientos interiores en contacto con otras unidades de uso se han considerado adiabáticos a efectos de los cálculos térmicos.

La superficie de la vivienda corresponde a las dimensiones medias de la vivienda en España (17), con una geometría propia de cualquier casco histórico, caracterizado para una zona climática D3, Madrid. Su patrón de uso (ocupación, cargas internas y temperaturas de consigna) es el establecido para el uso residencial en la normativa española de calificación energética (18); la vida útil considerada, de 50 años; y se ha supuesto la existencia de sistemas de climatización tanto para la producción de frío como de calor.

Para el análisis de ciclo de vida se utiliza como «unidad funcional» el m² de vivienda tipo así definida, considerando variaciones en el sistema constructivo de fachada, el material de la carpintería y la vida útil de los elementos (la carpintería y su acristalamiento). Este es, por tanto, un estudio a nivel de edificio y no de elemento constructivo.

Para el cálculo de la energía incorporada se consideran dentro de los «límites del sistema», la fase de producto y la fase de uso y mantenimiento, descartando la contribución de las fases de fin de vida del edificio así como la de construcción del edificio o el transporte entre almacén y obra. En la fase de uso se incluye la energía de operación del sistema de climatización del edificio (calefacción y refrigeración).

Este estudio contempla únicamente en la fase de mantenimiento la reposición de carpintería, obviando otros trabajos de mantenimiento periódico, preventivo o correctivo, como el repintado de fachadas y carpinterías, reparación, engrase, etc.

La selección de las fases y aspectos contemplados en el trabajo obedece a la importancia de cada fase dentro de los flujos energéticos, así como a la posibilidad de obtener o estimar datos para ellas. Kellenberger y Althaus (19) estiman que una simplificación como la realizada, sin considerar el transporte, la fase de construcción y el fin de vida, supone, en términos energéticos, una variación del 27% al 42% en los resultados obtenidos respecto a la consideración de todas las fases.

Al tratase de un estudio comparativo, se ha eliminado el cómputo de los elementos que no varían en las distintas alternativas (forjados, acabados, instalaciones, etc), limitando la tarea de inventario a los elementos principales de fachada.

La fachada concentra una parte importante de la atención en la fase de diseño y tiene gran repercusión en el comportamiento energético del edificio en la fase de uso, de forma que, si extrapolamos los datos obtenidos por Zabalza y otros (2), el subsistema seleccionado (muro + carpintería) supone aproximadamente el 40% de toda la energía incorporada de una vivienda.

En términos de la norma UNE-ISO 21930 se trataría de un estudio «de la cuna a la puerta con opciones», abarcando partes de las etapas de producto y de uso reflejados en el esquema de la Figura 1. Además se limitan los indicadores analizados al consumo de energía primaria y las emisiones de CO_2e.

Esta opción metodológica se adopta tanto por la información habitualmente disponible en proyecto, como por el gran peso de estos indicadores en otros impactos ambientales (agotamiento de recursos, calentamiento global, energía primaria, etc). Los indicadores seleccionados son, por otro lado, los utilizados más habitualmente en análisis de este tipo (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8).

La vida útil de los elementos constructivos trasciende los meros factores técnicos y funcionales relacionados con el envejecimiento, ya que también intervienen factores estéticos, económicos o sociales que hacen compleja su estimación.

Para facilitar el análisis se planteó un número reducido de escenarios con variaciones en los distintos componentes, tomando valores referenciados en la normativa existente.

Para la vida útil de la fachada se consideró un periodo de 50 años, el contemplado en el Código Técnico de la Edificación o la Instrucción de hormigón estructural (EHE), como periodo de referencia para la amortización económica de los edificios. En el caso de las carpinterías se adoptó una vida útil de 25 años, con la posibilidad de alternativa de duración extendida hasta los 50 años, siguiendo el criterio existente en el anexo E de la norma ISO 15686-1:2000 (20).

Para el cálculo de la demanda energética, previa a la obtención del consumo energético, se realiza una simulación del modelo en el programa LIDER (21), considerando los siguientes aspectos:

Las condiciones operacionales son las contempladas de forma estándar por el programa LIDER (21) para el uso de vivienda (perfiles de uso predefinidos para 24h y bajas cargas internas). La demanda se ha calculado para un edificio situado en Madrid, con consideración de los efectos del soleamiento, acumulación térmica y una ventilación de 0,6 renovaciones por hora.

Las soluciones constructivas se han seleccionado en base a su representatividad, siendo soluciones que podrían constituir opciones de diseño reales para un mismo requisito reglamentario de transmitancia térmica, que suele ser un factor técnico limitante en la fase de diseño.

La fijación de un mismo valor de transmitancia para las distintas alternativas nos permite centrar el análisis en los impactos derivados de la opción de diseño y no de sus prestaciones térmicas. En todo caso, las soluciones adoptadas constituyen soluciones habituales en edificios existentes, con interés también en casos de rehabilitación.

Los datos de energía incorporada usados en la fase de inventario se extrajeron de la base de datos BEDEC (24), bien para el elemento constructivo completo, bien para la energía incorporada específica de sus componentes, calculando el peso de los materiales mediante el espesor y densidades contenidas en el Catálogo de Elementos Constructivos del CTE (25).

Las zonas opacas de fachada estudiadas corresponden a las siguientes soluciones constructivas, Figura 2:

Cuyo inventario de energía primaria y emisiones asociadas se presenta en la Tabla 1.

Los huecos de fachada están formados por una carpintería de aluminio con rotura de puente térmico o de madera de pino melis, acristalamiento aislante (4+15+4) de baja emisividad, con un Uhueco = 1,76W/m²/K y una permeabilidad al aire de 20 m³/hm² a 100 Pa. La Tabla 2 muestra sus datos de inventario.

Para permitir la agregación con la energía de uso (ver Tabla 3), la energía incorporada en los materiales se repercutió en ambos casos (muros y huecos) por m² de vivienda.

La sustitución de un elemento se contabilizó en el modelo mediante la agregación de su energía incorporada en esa anualidad.

La energía de uso, en términos de demanda, obtenidos con el programa LIDER (21) se incluyen en la Tabla 3, obteniendo el consumo de energía primaria y emisiones asociadas a partir de esta demanda utilizando los coeficientes de paso de referencia de la aplicación energética CALENER (18) (22) (23) , y que se recogen en la Tabla 4.

Los impactos se evalúan utilizando categorías de impacto y flujos de referencia estándar, tal como se detallan en la Tabla 5:

Para cada opción de diseño se obtuvieron los impactos, refiriéndolos a través de una clave en función de la composición del muro (A, B), del tipo de hueco (1 para aluminio, 2 para madera) y la duración del hueco (* para duración del hueco igual a 50 años, o duración por defecto de 25 años).

En la Tabla 6 se recogen los datos obtenidos para cada una de las combinaciones: