INTRODUCCIÓN

Por “cambio climático” (CC) se entiende un cambio de clima atribuido directa- o indirectamente a la actividad humana que altera la composición de la atmósfera mundial y que se suma a la variabilidad natural del clima [1]. Los “efectos adversos del cambio climático” se entienden como aquellos cambios que afectan la capacidad de recuperación de los ecosistemas naturales, y que afectan el funcionamiento de los sistemas socioeconómicos, incl. la salud y el bienestar humano. A pesar de un número creciente de políticas de mitigación del CC, las emisiones antropogénicas totales de gases de efecto invernadero han aumentado desde 1970. Las emisiones de

Por “cambio climático” (CC) se entiende un cambio de clima atribuido directa- o indirectamente a la actividad humana que altera la composición de la atmósfera mundial y que se suma a la variabilidad natural del clima [1]. Los “efectos adversos del cambio climático” se entienden como aquellos cambios que afectan la capacidad de recuperación de los ecosistemas naturales, y que afectan el funcionamiento de los sistemas socioeconómicos, incl. la salud y el bienestar humano. A pesar de un número creciente de políticas de mitigación del CC, las emisiones antropogénicas totales de gases de efecto invernadero han aumentado desde 1970. Las emisiones de CO₂ provenientes de la combustión de combustibles fósiles y procesos industriales contribuyeron con aproximadamente un 78% del aumento total de las emisiones entre 1970 y 2010 [2]. Las emisiones de CO₂ provenientes de la electricidad en 2050 se estiman en un 60% - sobrepasando las proyecciones de 1.5°C [3]. Además de las emisiones de CO₂, la creciente demanda mundial de aire acondicionado en edificios también puede conducir a un aumento de las emisiones de hidrofluorocarburos (HFC) en este sector en las próximas décadas [3]. Si bien estos gases son actualmente una proporción relativamente pequeña de las emisiones anuales de GEI, se espera que su uso en el sector del aire acondicionado crezca rápidamente en las próximas décadas si no se adoptan alternativas [3]. Según el IPCC (2014), para limitar el cambio climático se requerirán reducciones sustanciales y sostenidas de las emisiones de GEI , junto con la adaptación, limitan los riesgos del cambio climático [2]. Entre los cambios proyectados del sistema climático se espera que la temperatura de la superficie aumente durante el siglo XXI y es muy probable que las olas de calor ocurran con mayor frecuencia y duren más, y que los eventos de precipitación extrema sean más intensos y frecuentes en muchas regiones [2]. El CC amplificará los riesgos existentes y creará nuevos riesgos para los sistemas naturales y humanos que estarán distribuidos de manera desigual y, en general, afectando principalmente a aquellas personas y comunidades desfavorecidas en países de todos los niveles de desarrollo [2]. El reporte especial del IPCC (2018) presenta los impactos del calentamiento global de 1.5°C por encima de los niveles preindustriales y los escenarios globales relacionados a las emisiones de gases de efecto invernadero [4]. El reporte muestra cómo las emisiones pueden reducirse a cero para una eliminación gradual rápida de las emisiones de CO₂ y reducciones profundas de emisiones en otros GEI y forzadores climáticos. Los resultados apuntan hacia amplias transformaciones en la energía; industria; transporte; edificios; sectores de la agricultura, la silvicultura y otros usos del suelo [3].

El Ecuador ha desarrollado varios instrumentos de política que tienen como objetivo la integración de criterios de gestión del CC en diferentes sectores económicos y a distintos niveles de gobierno. Esto se ve reflejado desde el art. 414 de la constitución, que dice el Estado adoptará medidas adecuadas y transversales para la mitigación del CC, mediante la limitación de las emisiones de GEI, de la deforestación y de la contaminación atmosférica; tomará medidas para la conservación de los bosques y la vegetación, y protegerá a la población en riesgo [5]; hasta el Plan Nacional de Desarrollo (PND) como instrumento al que se sujetan las políticas, programas y proyectos públicos. En particular, el objetivo 1 del PND 2017-2021 “Garantizar una vida digna con iguales oportunidades para todas las personas” busca impulsar una cultura de gestión integral de riesgos que disminuya la vulnerabilidad y asimismo garantice a la ciudadanía la prevención, la respuesta y la atención ante todo tipo de emergencias y desastres originados por causas naturales, antrópicas o vinculadas con el CC [6]. Por otra parte y complementariamente, las intervenciones emblemáticas como a) “Plan toda una vida” y b) “Reverdecer el país”, buscan reducir el “Índice de Vulnerabilidad” frente al CC y fortalecer las prácticas que aporten a la mitigación y adaptación a los efectos del CC [6]. A partir del Decreto Ejecutivo 1815 (2009), se declaró la adaptación y mitigación del CC como política de Estado [7]. A partir de este instrumento, se designa al Ministerio de Ambiente (MAE) como aquella organización pública a cargo de formular y ejecutar la estrategia nacional frente al CC así como aquella institución a cargo del plan para implementar acciones y mecanismos de coordinación y articulación interinstitucional en todos los niveles del Estado para atender al CC. En este sentido, la Estrategia Nacional de Cambio Climático del Ecuador (ENCC) (2012) es el instrumento integrador entre los distintos niveles de gobierno, y que tiene como objetivo incorporar de manera transversal el cambio climático [7]. La ENCC tiene una visión hasta el año 2025 e incluye a la adaptación y a la mitigación como líneas estratégicas para su cumplimiento. Cada una de estas líneas cuenta con un objetivo general, objetivos específicos, resultados para el año 2013 así como lineamientos de acción para el período entre 2017 - 2025 [8].

A nivel internacional y nacional, la adaptación al CC se ha convertido en un tema importante en las discusiones y estrategias frente al CC. Como resultado de los informes del Panel Intergubernamental de Expertos por el Cambio Climático (IPCC por sus siglas en ingles), el concepto y definición de adaptación ha sido variable. Por ejemplo el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD) (2005) define “adaptación” como un proceso mediante el cual se mejora, desarrolla e implementan estrategias para moderar, enfrentar y tomar ventaja de las consecuencias de los eventos climáticos [9]. Por otra parte, la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el CC (CMNUCC) la define como parte de aquellas acciones que los países deberán tomar para responder a los impactos del CC que ya están ocurriendo, mientras que al mismo tiempo se preparan para los impactos futuros [10]. En este sentido, el aumento de los esfuerzos para adaptarse al CC implican una complejidad cada vez mayor de interacciones, particularmente entre el agua, la energía, el uso de tierra y la biodiversidad [2]. Sin embargo, las herramientas para comprender y gestionar estas interacciones siguen siendo limitadas [2]. En el Ecuador la definición de los sectores prioritarios para la adaptación al CC está basada en dos criterios: 1) los sectores priorizados en el Plan Nacional para el Buen Vivir y en las Políticas Públicas de Ecuador y 2) los sectores definidos como más vulnerables en el Cuarto Reporte del IPCC (2007) [8]. Los siete sectores prioritarios de adaptación y los cinco de mitigación se pueden observar, junto con los objetivos de las líneas estratégicas para el cumplimiento de la ENCC en la Tabla 1.

Según el IPCC, existen múltiples vías de mitigación que pueden limitar el calentamiento a menos de 2°C en relación con los niveles preindustriales. Estas vías requerirían reducciones de emisiones GEI en las próximas décadas y emisiones casi nulas de CO2 para fines de este siglo [2]. Mientras que existen respuestas y opciones a la mitigación en cada sector, éstas pueden ser más rentables si se utiliza un enfoque integrado que combine medidas para reducir el consumo de energía y la intensidad de los GEI en los sectores de uso final, descarbonizar el suministro de la energía, reducir las emisiones netas y mejorar los sumideros de carbono [2]. En el Ecuador, la definición de los sectores prioritarios para la mitigación al CC consideró tres criterios: 1) los sectores que generan las mayores emisiones en el país (a partir de los resultados del Inventario Nacional de GEI de la Segunda Comunicación Nacional sobre Cambio Climático); 2) la importancia relativa del sector en la economía del país; y 3) los futuros compromisos que el país deberá cumplir para generar bianualmente su Reporte de Emisiones de GEI ante la CMNUCC [8].

El sector energía para la mitigación de GEI en Ecuador

Las emisiones totales del Inventario Nacional de GEI de Ecuador ascienden en promedio a 80627.16 Gg (80.627.160 ton) de CO₂ eq anual. Con una población total a nivel nacional de 14.482.499 habitantes [11], esto corresponde a 5.57 ton de CO₂ eq anual per cápita (5570 kgCO₂ eq/año/cápita). Del total de emisiones, el sector Energía generó en promedio para el período de 1994-2012 el mayor aporte de los sectores con el 46,63% (37594.02 Gg de CO₂ eq) seguido del sector USCUSS (Uso de Suelo – Cambio en el uso del Suelo y Silvicultura) con el 25,35% de las emisiones totales netas [12]. En 2015 el sector Energía mostró un aumento promedio en las emisiones GEI de 37594.02 Gg de CO₂eq hasta el año 2012 (1994-2012) (MAE et al., 2016) a 44301.60 Gg de CO₂eq [13]. En cuanto a las emisiones de GEI en 2015, el Ministerio de Coordinador de Sectores Estratégicos (2016) reportó una estimación de 32350,25 Gg de CO₂eq tan solo para el sector consumo [13]. Se observa en la Tabla 2 que el 53,6% de las emisiones de CO₂eq. corresponde al sector transporte seguido por el sector industria con 16,8%, construcción y otros con 10,8% y residencial con 3375 Gg de CO₂eq, representando el 9,9% [13].

Interesantemente, el consumo del parque edificado a nivel global en 2010 representó el 32% del uso de energía, equivaliendo al 19% de las emisiones de GEI relacionadas con el sector Energía [14]. Más allá de los ahorros de energía, la mayoría de las opciones de mitigación en este sector tienen una gran diversidad de beneficios asociados [14].

Según la Agencia Internacional de Energía (IEA por sus siglas en inglés), el consumo final de energía en el sector residencial se dedicó en 2013 principalmente para cocción (29%), calentamiento de agua (24%), calefacción (32%) y enfriamiento (2%) [14]. Una revisión reciente de las tendencias de uso de energía de calefacción y enfriamiento en todo el mundo encontró que las regiones dominadas por la carga de calentamiento verán un crecimiento reducido o incluso un estancamiento en el uso de energía [15]. Por otra parte, las regiones cálidas dominadas por la carga de enfriamiento verán un aumento exponencial en cargas de enfriamiento [15]. Desde el punto de vista del calentamiento global, el enfriamiento presupone incluso mayores retos ya que los refrigerantes utilizados en el proceso tienen un mayor aporte al calentamiento global que el CO₂ [16]. El incremento de ingreso per cápita, prevé que la demanda de energía para refrigeración con aire acondicionado (AC) aumente rápidamente durante todo el período 2000-2100 [16]. Según Emmanuel (2016) las emisiones de CO₂ para calefacción y refrigeración aumentarán de 0.8 Giga toneladas de carbono (GtC) en 2000 a 2.2 GtC en 2100. Interesantemente, el efecto neto del cambio climático en el uso y las emisionesde energía a nivel mundial es actualmente relativamente marginal debido a que lasdisminuciones en la calefacción se ven compensadas en términos reales con el aumentode la refrigeración. Sin embargo, mientras que la demanda de energía de calefaccióndisminuirá frente a los escenarios de cambio climático en un 34%, la demanda deenergía de aire acondicionado aumentará en aproximadamente un 72% [16].

Normativas de energía en edificaciones

Las normas de energía en edificaciones (NEE) son políticas importantes de reducción de energía, emisiones y costos. A su vez, contribuyen a que las edificaciones existentes y nuevas se beneficien de las medidas y estrategias actuales de eficiencia como por ejemplo estrategias de aislamiento, ventanas, iluminación y acondicionamiento [17] [18]. En el caso de Estados Unidos de Norteamérica (USA) la población de propietarios perciben ahorros asociados a las normas de energía en edificaciones por aproximadamente $5 billones USD al año [18]. Las NEE representan una oportunidad significativa para ahorrar energía y mitigar emisiones de GEI en edificaciones residenciales y no-residenciales. Berardi (2017) subraya la urgencia de promover políticas de construcción de eficiencia energética en los países BRIC y concluye sobre la importancia de desarrollar mejores prácticas y tecnologías rentables, así como cambios de comportamiento y de estilo de vida [19].

En Ecuador el “Plan Nacional de Eficiencia Energética 2016-2035” (PLANEE) contempla, como uno de sus objetivos, reducir el consumo de energía acumulado del sector residencial, comercial y público hasta el 2035 con la implementación de medidas de eficiencia energética. Una de las acciones que se plantea para cumplir esta meta es, que al año 2020 el 20% de los Gobiernos Autónomos Descentralizados (municipios) implementen y apliquen la Norma Ecuatoriana de la Construcción (NEC), principalmente el capítulo de eficiencia energética en edificaciones residenciales (NEC-HS-EE). La NEC-HS-EE contempla requisitos máximos y mínimos en la envolvente de la vivienda (paredes, pisos, techos, puertas y vidrios) para cada zona climática del Ecuador [20]. En el contexto del cambio climático, es preciso subrayar la importancia de estimar el impacto cuantificable de la implementación de la NEC-HS-EE en el parque edificado para las diferentes zonas climáticas del Ecuador, así como su aporte a la reducción de GEI como estrategia de mitigación.

Objetivos

El objetivo de este artículo es simular, cuantificar y comparar el impacto de la implementación de la NEC-HS-EE en términos térmicos, energéticos y de consumo de energía y su aporte a la reducción de GEI como estrategia de mitigación frente al cambio climático en viviendas tipo ubicados en la zona climática “humeada muy calurosa” del Ecuador.

MATERIALES Y MÉTODOS

Modelos de vivienda

Para el análisis del comportamiento térmico y energético de viviendas con y sin la implementación de la NEC se seleccionaron dos tipos de vivienda. El primer tipo de vivienda es conocido como “vivienda tipo con acabados medios – económicos” de la Cámara de la Industria de la Construcción (CAMICON) y ha sido desarrollada en dos plantas con un área total construida de 128m2. La tipología y materiales de construcción han sido tomados del Boletín Técnico de la CAMICON publicado en la Revista de la Cámara de la Industria de la Construcción N.256 (2018) (ver Figura 1 [20]. Esta vivienda de dos plantas, está dividida en la planta baja en dos espacios, que incluyen un medio baño, una cocina y un espacio común en donde se encuentra el comedor y la sala/estar que a su vez se comunica al primer piso a través de una escalera en “U”. La segunda planta está dividida en seis espacios, incluyendo tres dormitorios, dos baños y un estudio.

El segundo tipo es aquel de la vivienda social del Ministerio de Desarrollo Urbano yVivienda (MIDUVI) del Ecuador. Este modelo de vivienda seleccionado es conocido como “Juntos por ti” (VJPT) con accesibilidad universal, desarrollada en una planta con área construida de 49.77m2 y que tiene posibilidad de crecimiento vertical en una segunda planta. El área total de la vivienda incluyendo descansos y rampas exteriores es de 58,46m2. La tipología y materiales de construcción han sido tomados del Informe técnico para validación de tipologías de vivienda para el programa “Casa para Todos” del MIDUVI con fecha del 10. Oct. 2017. La vivienda “Juntos por ti” de una planta, está dividida en cuatro espacios: dos dormitorios, un baño completo y en un espacio común en donde se encuentra la cocina, el comedor y la sala/estar como se muestra en la Figura 2 [21]..

Las propiedades térmicas y superficiales de los materiales de construcción se han basado en las tablas de materiales de la NEC-HS-EE [22] [23].

La ocupación de la vivienda se estimó para ambas tipologías con cuatro personas según el promedio de personas por vivienda reportado por el INEC [24]. El equipamiento previsto para cada tipología de vivienda se tomó de la encuesta de “Estratificación del nivel socioeconómico” del INEC [25]. La mayor parte de la población del Ecuador se ubica en entre los niveles “C-“ y “D” (64,2%) por lo que se consideraron estos niveles socioeconómicos como base para determinar el tipo y número de equipos por vivienda. El consumo en promedio de electricidad en kWh e intensidad de uso fueron obtenidos de Baquero y Quesada (2016) y en comunicación personal de Espinoza, S. (2018). El equipamiento considera el consumo y la intensidad de uso de la ducha eléctrica, refrigerador, lavadora, equipo de sonido, televisor a color, router de internet, computador, teléfono celular, iluminación y aire acondicionado tipo split; determinándose un consumo promedio de 1704 kWh/hab/año cual es ligeramente superior (+2%) al reportado por ARCONEL.

Ubicación y clima

La simulación de las dos viviendas de estudio ha considerado la zona de la costa del Ecuador. Esta zona representa los mayores consumos de energía, observándose que el consumo per cápita anual es el más alto en la provincia de Guayas con 1672.48 kWh/hab por año, comparado con que el consumo promedio a nivel nacional es de 1157.99 kWh/ hab/ año [26]. Según el mapa de zonificación climática del Ecuador y criterio térmico publicado por el INER, la zona en donde las viviendas han sido ubicadas en Guayaquil corresponden a la zona“Húmeda muy calurosa”5000< CDD 10 ºC [27]. Para este estudio se ha tomado los datos climáticos de un año meteorológico típico de la ciudad de Guayaquil.

Simulación del comportamiento térmico

La simulación del comportamiento térmico en ambas viviendas tipo con el fin de comparar los efectos con y sin aplicación de la NEC-HS-EE, fue ejecutada a través del programa DesignBuilder V.4.0.7 cual utiliza factores predefinidos de emisión de CO₂ y el motor de cálculo EnergyPlus 8.3. El reporte de entradas y salidas de simulación por cadavivienda con y sin aplicación de la NEC-HS-EE se obtiene del material suplementario.

A partir de la simulación se estimó 1) la distribución de las temperatura ambiente y operativa(conocida como de “sensación térmica” al interior de la vivienda), 2) el balance de energía como resultado del intercambio de energía producto de la transferencia de calor en los diferentes elementos constructivos de la vivienda, con el ambiente que lo rodea, 3) el consumo de energía como producto del equipamiento y la actividad normal de los habitantes y los diferentes requerimientos energéticos de los equipos de acondicionamiento de aire y 4) las emisiones de GEI indirectas producidas por el uso de electricidad expresadas en kgCO₂ eq/m²/año.

RESULTADOS

Distribución de temperaturas

n la gráfica de resultados (ver Tabla 3 y Tabla 4) se observan los resultados de la distribución de temperatura en las viviendas tipo con las dos variantes a) sin NEC-HS-EE y b) con NEC-HS-EE. Ambas variantes describen, frente a la temperatura ambiente del año típico, los resultados de las simulaciones en gráficas de 1) la temperatura operativa de la vivienda con acabados medios, y 2) la temperatura operativa de la vivienda“Juntos por ti” con accesibilidad universal.

Se observa que sin la implementación de la NEC-HS-EE la “Vivienda tipo con acabados medios” tiene una temperatura operativa al interior de la vivienda muy similar a la temperatura ambiente entre los meses de enero-mayo, mientras que a partir de junio el interior es superior a la temperatura ambiente. Con una temperatura ambiente promedio anual de 26.21°C, la “Vivienda tipo con acabados medios” logra, con un promedio de temperatura operativa anual de 26.57°C, estar en la zona de confort térmico entre los meses de junio-agosto (3 meses) y entre noviembre-diciembre (2 meses). En el caso de la vivienda “Juntos por ti” con accesibilidad universal, se observa una temperatura operativa al interior de la vivienda superior a la temperatura ambiente durante todo el año. Con una temperatura ambiente promedio anual de 26.21°C, la vivienda “Juntos por ti” logra, con un promedio de temperatura operativa anual de 27.15°C, tocar el límite superior de la zona de confort térmico entre los meses de junio y julio.

Con la implementación de la NEC-HS-EE los resultados de las simulaciones muestran cambios en cuanto a las diferencias entre temperatura ambiente y temperatura operativa al interior de ambas viviendas. Con la implementación de la norma, la “Vivienda tipo con acabados medios” tiene una temperatura operativa al interior de la vivienda inferior a la temperatura ambiente durante los meses enero-julio. En promedio esto es 0.68°C menos que la temperatura ambiente. A partir de agosto la temperatura al interior, es prácticamente igual que la ambiente. Con una temperatura ambiente promedio anual de 26.21°C, la “Vivienda tipo con acabados medios” logra, con un promedio de temperatura operativa anual de 25.78°C dotar la zona de confort térmico por más de medio año, desde mayo a hasta diciembre. En el caso de la vivienda “Juntos por ti” con accesibilidad universal, se observa entre los meses enero-junio, una temperatura operativa al interior de la vivienda ligeramente superior a la temperatura ambiente. A partir de mediados de junio, cuando la temperatura ambiente también baja, la temperatura operativa al interior de la vivienda logra ingresar la zona de confort térmico entre los meses de junio-julio (2 meses), sin embargo, supera el límite superior entre agosto-noviembre, para que a partir de diciembre, después de algunas semanas en la zona de confort, vuelva a superarlo, manteniéndose por encima de la temperatura ambiente. Es importante observar que mientras la temperatura ambiente está a partir de junio en la zona de confort térmico, la operativa se mantiene constantemente, entre 24.6-27.2°C y por encima de la temperatura ambiente.

Balance de energía

En la gráfica de resultados sobre el balance de energía se presentan los resultados de las dos variantes a) sin NEC-HS-EE y b) con NEC-HS-EE. Ambas variantes describen, las ganancias (+) y pérdidas (-) en kWh/m2/año frente a las simulaciones del balance energético de 1) la vivienda con acabados medias, y de 2) la vivienda “Juntos por ti” con accesibilidad universal. De tal modo que los resultados del balance de energía se presentan tanto para la vivienda con acabados medios y la “Juntos por ti” en las variantes de implementación, sin NEC-HS-EE y con NEC-HS-EE.

Se observa que sin la implementación de la NEC-HS-EE la “Vivienda tipo con acabados medios-económicos” tiene un balance energético de 5.89 kWh/m2/año en dónde su mayor ganancia es a través de las ventanas exteriores (3.15 kWh/m2/año), seguida de las paredes (1.94 kWh/m2/año) y finalmente los techos (0.87 kWh/m2/año). Las pérdidas (-) se registran en los pisos con 0.07 kWh/m2/año. Con la implementación de la NEC-HS- EE la misma vivienda con acabados medios tiene un balance energético de 4.64 kWh/ m2/año, esto es 1.25 kWh/m2/año menor que sin la implementación de la norma. Con la implementación de la NEC-HS-EE las ganancias de la vivienda tipo con acabados medios se dan principalmente en las paredes (aumentando a 3.02 kWh/m2/año), ventanas exteriores (reduciendo a 2.64 kWh/m2/año) y pisos (aumentando a 0.23 kWh/m2/año). Las pérdidas (-) se dan en techos con 1.25 kWh/m2/año.

En el caso de la vivienda “Juntos por ti” se observa que sin la implementación de la NEC- HS-EE, la vivienda tiene un balance energético de 8.34 kWh/m2/año en dónde su mayor ganancia es a través de las ventanas exteriores (5.95 kWh/m2/año), seguida de las paredes (2.32 kWh/m2/año), y finalmente techos (0.23 kWh/m2/año). Las pérdidas (-) se registran en los pisos con 0.16 kWh/m2/año. Con la implementación de la NEC-HS-EE la vivienda “Juntos por ti” el balance energético es de 6.32 kWh/m2/año. Esto es 2.02 kWh/m2/año menos que sin la implementación de la NEC-HS-EE. Con la implementación de la norma, las ganancias energéticas resultan en ventanas exteriores (reducción a 5.41 kWh/m2/año) y paredes (aumento a 3.23 kWh/m2/año). Las pérdidas (-) resultan en pisos (reducción a 0.08 kWh/m2/año) y en techos (reducción a 2.24 kWh/m2/año).

Consumo de energía

En la gráfica de resultados sobre el consumo de energía se presentan los resultados de las dos variantes a) sin NEC-HS-EE y b) con NEC-HS-EE. Ambas variantes describen, el consumo de energía en kWh por m² al año.

Se observa que sin la implementación de la NEC-HS-EE la “Vivienda tipo con acabados medios-económicos” tiene un consumo total de 57.19 kWh/m²/año en donde 37.18 kWh/m2/año corresponden al consumo originado por la refrigeración de aire (aire acondicionado). Esto corresponde al 65% de consumo frente al restante (35%) originado por equipamiento, iluminación y calentamiento de agua. Con la implementación de la NEC-HS-EE el consumo de energía en la misma vivienda se reduce a 46.73 kWh/m²/año, esto es 10.46 kWh/m²/año menos consumo que sin la aplicación de la norma. Mientras que el consumo relativo al equipamiento, iluminación y calentamiento de agua se mantienen igual, el consumo de energía resulta en una reducción de 37.18 a 26.72 kWh/m²/año.

En el caso de la vivienda “Juntos por ti” se observa que sin la implementación de la NEC- HS-EE, la vivienda tiene un consumo energético de 77.07 kWh/m2/año en donde 50.59 kWh/m2/año corresponden al acondicionamiento del aire (50.59%) y 26.48 kWh/m2/año corresponden al consumo relativo al equipamiento, iluminación y calentamiento de agua. Con la implementación de la NEC-HS-EE el consumo se reduce marginalmente de 77.07 a 76.14 kWh/m2/año (reducción de 0.93 kWh/m2/año). Al igual que en la Vivienda tipo con acabados medios-económicos”, la aplicación de la NEC-HS-EE en la vivienda “Juntos por ti” reduce el consumo energético por concepto del acondicionamiento de aire.

Emisiones de kgCO₂ eq/m²/año

En la gráfica de resultados sobre las emisiones de GEI se presentan los resultados de las dos variantes a) sin NEC-HS-EE y b) con NEC-HS-EE. Ambas variantes describen, las emisiones expresadas en kgCO eq equivalente por m² al año.

Se observa que sin la implementación de la NEC-HS-EE la “Vivienda tipo con acabados medios” tiene total de emisiones de 28.12 kgCO₂ -eq/m²/año, en donde la mayor parte (20.42 kgCO₂ -eq/m²/año) provienen del acondicionamiento de aire. Con la implementación de la NEC-HS-EE, las emisiones se reducen a 22.37 kgCO₂ -eq/m²/año, lo que significa una reducción de 5.75 kgCO₂ -eq/m²/año. Al igual que sin la norma, la principal fuente de emisiones proviene del acondicionamiento, pudiéndose observar que, con la implementación de la norma, las emisiones de CO₂ eq. por AC se reducen de 20.42 a 14.67 kgCO₂ -eq/m²/año. En el caso de la vivienda “Juntos por ti” se observa que sin la implementación de la NEC-HS-EE, la vivienda tiene un total de emisiones de 29.67 kgCO₂-eq/m²/año, en donde la mayor parte (19.48 kgCO₂-eq/m²/año) provienen del acondicionamiento de aire. Con la implementación de la NEC-HS-EE, las emisiones se reducen marginalmente a 29.30 kgCO₂-eq/m²/año, lo que significa una reducción de 0.37 kgCO₂-eq/m²/año

La aplicación de la norma contribuye igualmente a una reducción de emisiones de GEI en ambas viviendas. En el caso de la “Vivienda tipo con acabados medios”, la norma contribuye a una reducción de -20.45% y en el caso de la vivienda “Juntos por ti” una reducción de 1.23% kgCO₂-eq/m2/año. En términos reales, esto constituye una reducción total de 934.4 kgCO₂-eq/año en la “Vivienda tipo con acabados medios”, y 18.42 kgCO₂-eq/año en la vivienda “Juntos por ti”. Considerando el las predicciones en el incremento de la demanda de refrigeración con AC (Emmanuel, 2016), el consumo de AC podría aumentar de 4759.04 a 8185.55 kgCO₂-eq/año en la “Vivienda tipo con acabados medios” y de 4330.73 kgCO₂ eq/año en la vivienda “Juntos porti” hasta el 2100.

DISCUSIÓN

La simulación de las viviendas con la aplicación de la NEC contribuyó a la disminución de la temperatura operativa en ambas viviendas. Con la implementación de la norma, la reducción promedio de entre las dos viviendas significó, frente al promedio de 1672.48 kWh/año reportado por ARCONEL (2017), una reducción del 12.21% de energía eléctrica por habitante.

No cabe duda que las elecciones del consumidor, el comportamiento y la operación del edificio afectan significativamente el consumo de energía [3]. Mientras que existen respuestas y opciones a la mitigación desde cada sector, combinar medidas para reducir el consumo de energía y la intensidad de los GEI frente al CC requiere una combinación equilibrada y eficiente de diferentes instrumentos. En ese sentido, opciones complementarias para la mitigación y reducción del consumo de energía y la intensidad de los GEI frente al CC incluyen a las estrategias de diseño pasivo, que por su naturaleza generan un acondicionamiento ambiental mediante procedimientos naturales desde la escala residencial hasta la urbana. A escala urbana ejemplos incluyen corredores de aire por topografía o con infraestructura verde, y otros como por ejemplo sistemas de sombreamiento en el espacio público que reduzcan el efecto albedo. Desde la escala residencial algunos ejemplos de estrategias pasivas podrían incluir captadores de vientos o chimeneas solares que provean de ventilación natural y refrescamiento al interior de los edificios sin la necesidad de equipos de refrigeración. Por otra parte, Güneralp et. al (2017) proponen implementar tecnologías de renovación más avanzadas, que eviten el bloqueo en medidas menos eficientes (Güneralp et al., 2017 en [3] como por ejemplo bombas de calor y, más recientemente, diodos emisores de luz [28].

Los efectos de los resultados aquí presentados podrían igualmente amplificarse de tal modo que los beneficios se capitalicen a la escala barrial. En ese sentido, los desarrollos inmobiliarios, por ejemplo, las llamadas “urbanizaciones” podrían igualmente incorporar o reflejar criterios de la NEC-HS-EE a escala barrio. Disch (2011) por ejemplo desarrolló un plan maestro para barrios generadoras de excedentes de energía o Plus-Energie Quartiere (Disch, 2011). Su plan ofreció inicialmente sugerencias al municipio y sirvió de base para el plan de desarrollo urbano - proporcionando pautas energéticas, urbanísticas y arquitectónicas para la ciudad de Freiburg, Alemania. El plan maestro de Disch (2011) consideró en su propuesta los componentes urbanos clásicos, pero desde la perspectiva de la optimización de los criterios de sostenibilidad en los ámbitos de la construcción, el uso de suelo, la infraestructura, el espacio público, las zonas verdes, el agua, etc. Su plan exploró una serie de posibilidades innovadoras de eficiencia energética y suministro de energía regenerativa vinculando la propuesta habitacional con un concepto de movilidad sostenible y multimodal. Iniciativas similares se pueden observar en Berlin [30] y otras ciudades de Europa. Impulsos más recientes provenientes del Ecuador y Chile fueron presentados bajo el programa “Comuna energética” durante el encuentro Internacional HÁBITAT III+2 “Quito, Laboratorio de Ciudades de la Nueva Agenda Urbana” (2018) [31].

Los instrumentos y políticas que guían a Estado ecuatoriano a afrontar el fenómeno del cambio climático desde la ENCC, están flanqueadas por leyes y ordenanzas que establecen incentivos o medidas regulativas en puntos clave y establecen un marco regulatorio. Frente al artículo constitucional 413 sobre la promoción de la eficiencia energética, la propuesta de “Ley de eficiencia energética” de la Asamblea Nacional en su versión de 5 de marzo del 2018 describe la eficiencia energética como una de las acciones más relevantes para la reducción del consumo energético. El artículo 13 de la Ley Orgánica de Servicio Público de Energía Eléctrica (LOSPEE) establece el obligatorio cumplimiento del PLANEE para el sector público e indicativo para el privado. El PLANEE contempla establecer mecanismos de fiscalización y control para la implementación y aplicación de la NEC-HS- EE a nivel de los GADs y menciona el fortalecimiento de programas de etiquetado de electrodomésticos y así como establecimiento de mecanismos de fiscalización y control para la implementación.

La meta de implementar la NEC-HS-EE en un 20% de los GAD es un avance importante en materia de eficiencia energética y de protección al clima, es importante señalar la necesidad de ampliar la estrategia a viviendas ya construidas, así como a los demás sectores del paisaje urbano. Esto incluye por ejemplo ampliar su incidencia a la organización del territorio y el régimen de competencias de los GADs, incluyendo la prestación de servicios públicos como distribución de agua, distritos de frio, suministro de energía, saneamiento, telecomunicaciones, etc. en la escala de los asentamientos humanos.

Esquemas de certificación como estrategia de mitigación al cambio climático

La contribución de las edificaciones energéticamente eficientes a los objetivos de la agenda política-energética es una estrategia vinculada a aquella de reducción de emisión de GEI. Los resultados aquí presentados establecen una evaluación comparativa, sobre los beneficios derivados de las normas de energía en edificaciones, contribuyendo al desarrollo de conceptos e instrumentos de etiquetado en edificaciones. Iniciativas para desarrollar sistemas de certificación energética al construir, modificar o ampliar edificaciones, inclusive los edificios de uso público, podrían emitirse sobre la base del requerimiento de energía calculada o el consumo de energía medido. En ese sentido, los resultados contribuyen al desarrollo de estándares que apunten hacia aquellos de viviendas pasivas o Passivhaus [32], edificaciones de energía cero, o incluso criterios hacia viviendas generadoras de excedentes o Plusenergiehaus [33] [29] adecuadas al contexto del Ecuador que integren la totalidad del concepto de sostenibilidad, desde lo económico, ecológico, social durante el todo el ciclo de vida de las edificaciones.

Como contribución a las proyecciones climáticas de mitigación de emisiones de GEI desde el sector residencial de construcción, consideramos la necesidad del desarrollo de estrategias complementarias de reducción de emisiones que incluyan por ejemplo esquemas de etiquetado para los usuarios residenciales, así como ampliar la tipología de edificaciones sujetas a la NEC-HS-EE más allá del uso residencial. En el caso de las medidas de adaptación, consideramos que los resultados de estas simulaciones, así como aquellas que vinculan las proyecciones del consumo de AC hasta el 2100 son insumos básicos, que, junto con los escenarios futuros de cambio climático en los GADs, contribuyen a una planificación bidireccional y articulada entre PUGS y PDOTS. Vinculado con proyectos de investigación, los PDOTs y los PUGs podrían enlazar las escalas de planificación y gestión que atiendan a problemas urbanos como la isla de calor urbano o las inundaciones repentinas con estrategias y conceptos de adaptación provenientes desde el uso de la infraestructura verde o las ciudades esponja.

Es indispensable resaltar y reconocer las limitantes de este estudio. Entre estas están la unidad de análisis que aislada del contexto urbano no cuenta con un detalle exhaustivo del equipamiento dentro de las viviendas tipo o la especificidad del consumo promedio en los ACs simulados. Sin embargo, los resultados abren la oportunidad de desarrollar programas de vivienda integrales, así como para el desarrollo de una política de sustentabilidad enfocada en vivienda social que contemple esquemas de etiquetado o certificación de la eficiencia energética en edificaciones, la reducción de emisiones de CO2 como Contribución Nacional Determinada (NDC) así como estratégica de mitigación al CC desde los asentamientos humanos.

AGRADECIMIENTOS

Los autores de agradecen al Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda (MIDUVI), el Ministerio de Energía y Recursos Naturales no Renovables (MERNNR) y a la Cámara de la Industria de la Construcción (CAMICON) por facilitar los planos y datos constructivos de las viviendas tipo, así como a la Secretaría Nacional de Planificación y Desarrollo (SENPLADES) por financiar junto con el apoyo de la Cooperación Técnica Alemana (GIZ) la presente investigación.

CONTRIBUCIONES DE LOS AUTORES

Karl Heinz Gaudry y Sebastián Espinoza concibieron la investigación; Sebastián Espinoza, Luis Felipe Godoy y Karl Heinz Gaudry diseñaron la metodología, curaron los datos para la investigación, adquirieron, analizaron e interpretaron los datos, y supervisaron y administraron el proyecto; Sebastián Espinoza y Luis Felipe Godoy validaron y verificaron los resultados; Karl Heinz Gaudry, Sebastián Espinoza y Luis Felipe Godoy redactaron el manuscrito; Karl Heinz Gaudry, Guillermo Fernández, Andrea Lobato, Sebastián Espinoza hicieron una revisión crítica del contenido intelectual del manuscrito; Luis Felipe Godoy y Karl Heinz Gaudry produjeron tablas, figuras y material complementario. Todos los autores contribuyeron al manuscrito y aprobaron la versión final del mismo.

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