La rehabilitación energética de viviendas patrimoniales en la descarbonización de los centros históricos de la ciudad mediterránea. Sevilla como caso de estudio

Abstract

En el escenario de cambio climático, uno de los más ambiciosos y complejos retos consiste en minimizar el impacto que el metabolismo de nuestras ciudades ejerce sobre el medioambiente. A pesar de su potencial contribución a la reducción de emisiones, la rehabilitación energética de los edificios históricos es obstaculizada porque se percibe como un riesgo cultural, ya que las exigencias de eficiencia energética y los principios de conservación podrían entrar en conflicto. De hecho, la directriz europea en la materia los exime del cumplimiento de estas exigencias, que son obligatorias para el resto de edificios, en flagrante contradicción con la “Carta de las Ciudades Europeas hacia Sostenibilidad” o “Carta de Aalborg” de 1994, cuyos objetivos se recogen en las recomendaciones internacionales sobre conservación del patrimonio. El 23% de los edificios de vivienda europeos fue construido antes de 1945. La gran mayoría están legalmente protegidos o afectados por reglas de conservación vigentes en los conjuntos históricos donde se encuentran. Su exclusión de los planes de rehabilitación energética no está exenta de riesgos medioambientales y socioeconómicos. Además de comprometer el alcance del ambicioso objetivo de reducción de emisiones, contribuye al empeoramiento de la calidad del aire de los barrios históricos, quedando su población condenada al despilfarro energético o a vivir en deficientes condiciones ambientales interiores, con el consiguiente impacto sobre su salud. Esto desalentará su ocupación y acelerarán los desfavorables procesos de mercantilización ya en curso. Por otro lado, incluir los numerosos edificios históricos de vivienda en los planes de descarbonización urbana, garantizando la protección de sus valores, es una tarea de tal complejidad que convierte a estos proyectos de rehabilitación en desafíos científico-técnicos. La heterogeneidad y características constructivas de las viviendas históricas aconseja no aplicar fórmulas estandarizadas de rehabilitación energética, ya que pueden provocar efectos adversos y pérdidas patrimoniales que ya han empezado a registrarse en la literatura científica. Además, la incorporación de energía renovable puede, en muchas ciudades, desfigurar el paisaje urbano histórico, que desde el “Memorándum de Viena” de 2005 forma parte de los elementos urbanos protegidos y, en algunos casos, entrar en conflicto con las normas de protección arqueológica. A pesar de que desde 2018 la directriz europea en la materia reconoce la necesidad de investigación y ensayo de nuevas soluciones, los estudios de eficiencia energética de edificios residenciales históricos en regiones de clima mediterráneo son prácticamente inexistentes. El objetivo de esta tesis es analizar el comportamiento energético y calidad de aire interior de viviendas patrimoniales localizadas en zonas de clima mediterráneo, para diagnosticar su potencial de mejora y proponer soluciones que aumenten su eficiencia, aminoren sus emisiones de CO2 y mejoren sus condiciones ambientales interiores. Ello contribuirá a generar el conocimiento necesario para la obtención de indicadores específicos que permitan integrarlas en los planes urbanos de rehabilitación energética diseñados para las condiciones de climáticas y culturales de las áreas históricas mediterráneas. Para ello, se ha tomado el Conjunto Histórico de Sevilla, declarado “Bien de Interés Cultural” y uno de los más extensos de Europa, como territorio de experimentación. Cuatro edificios de vivienda catalogados, representativos de las tipologías históricas y grados de protección más abundantes y localizados en su barrio más densamente poblado, San Gil, han sido analizados y diagnosticados, proponiéndose soluciones para su rehabilitación energética. La metodología utilizada ha incluido simulación energética dinámica, apoyada en la toma experimental de datos sobre sus envolventes, patrones de uso de sus residentes y evolución horaria de los parámetros ambientales exteriores e interiores más relevantes. Los resultados muestran que, respetando las reglas de la protección patrimonial, el margen de mejora es considerable y no debe ser subestimado. Además, la necesaria introducción de energía renovable puede realizarse mediante sistemas híbridos, no exclusivamente basados en tecnologías de captación solar con alto impacto paisajístico, si no en maduras tecnologías de intercambio de calor.

In the climate change scenario, one of the most ambitious and complex challenges is that of minimising the impact of our cities' metabolism on the environment. Despite their worthwhile potential for reducing CO2 emissions, the energy retrofit of historic buildings is hindered because it is still perceived as a cultural risk since it might interfere with the conservation principles regulating their treatment. In fact, the European Directive on the subject exempts them from complying with energy efficiency requirements, in flagrant contradiction with the "Charter of European Cities towards Sustainability" or "Aalborg Charter", whose objectives are included in the international recommendations on heritage conservation. 23% (on average 27 EU Member States) of the total European housing stock predates 1945. These residential buildings are usually considered ‘‘historic” in terms of legal protection or are located in conservation areas where specials rules apply. Since they constitute the biggest proportion of the historic building stock of European cities and define their identity, the potential environmental risks and the unexpected socio-economic consequences deriving from the legal exemption mentioned earlier should be thoughtfully considered. Their exclusion from the energy retrofit plans may prevent the ambitious target of CO2 emissions reduction set in the European strategy from been reached and contributes to worsening air quality in historic districts. Their population could be condemned to energy waste or obsolescence in terms of thermal comfort, in turn increasing health risks. In this scenario, high energy costs and low levels of wellbeing would discourage the use and occupation of historic neighbourhoods, which would further accelerate the ongoing commodification process, now globally recognized as a cause of unsustainable metropolitan unevenness. On the other hand, including the large historic housing stocks on the EU energy efficiency targets, while ensuring the conservation of its protected values, is a complex task that may make energy retrofit projects extremely challenging. Their heterogeneous geometry, constructive systems, materials, and conservation strategies advise against applying standardised energy efficiency formulas, as they may cause heritage losses and adverse effects that have yet started to be reported in the scientific literature. In addition, the incorporation of renewable energy may disfigure the historic urban landscape, which since the "Vienna Memorandum" is part of the protected urban elements and, in some cases, may conflict with archaeological protection rules. Despite the fact that since 2018 the European directive on energy efficiency recognises the need for research and testing of new solutions, energy efficiency studies of historic residential buildings in Mediterranean climate regions are practically non-existent. The objective of this thesis is to analyse the energy performance and indoor air quality of listed residential buildings located in Mediterranean climate zones, in order to diagnose their potential for improvement and propose solutions to increase their efficiency, reduce their CO2 emissions and improve their indoor environmental conditions. This will facilitate the generation of specific indicators that will allow the integration of this type of buildings into urban energy retrofitting plans designed for the climatic and cultural conditions of historic Mediterranean areas. For this purpose, the Conservation Area of Seville, one of the most extensive in Europe and declared an "Asset of Cultural Interest", has been taken as a case study. Four residential listed buildings, representative of the most abundant historical typologies and protection grades, and located in its most densely populated neighbourhood, San Gil, have been analysed and diagnosed, proposing solutions for their energy retrofit. The methodology used for this research included dynamic energy simulation supported by experimental data collection on the building envelope characteristics, users’ patterns analysis and the hourly evolution of the most relevant outdoor and indoor environmental parameters. Results show that, while respecting the rules of heritage protection, the room for improvement is considerable and should not be underestimated. Furthermore, the necessary introduction of renewable energy can be achieved through hybrid systems, not exclusively based on solar collectors’ technologies with high visual impact, but on mature heat exchange technologies.