Comunicación presentada al IV Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autor
- Pascual Polo, Secretario General, ASIT (Asociación Solar de la Industria Térmica)
Resumen
El concepto de edificio de consumo casi cero implica proyectar estos teniendo en cuenta aspectos de ahorro energético, junto con la integración de energías renovables. Respecto al primer aspecto, la reducción de consumo del propio edificio se puede lograr teniendo en cuenta aspectos arquitectónicos (aislamientos, orientación del edificio, etc.) cosa que implicaría reducciones de consumos tanto en climatización como en iluminación. Sin embargo, no se pueden llevar a cabo acciones efectivas para conseguir la reducción de los consumos de agua caliente sanitaria, esto significa que el consumo energético del edificio para la generación de ACS va a pasar a ser uno de los mayores, sino el mayor, en los edificios del futuro. La inclusión de la energía solar térmica va a resultar fundamental para conseguir que realmente los consumos energéticos sean casi nulos, dado que se trata de una energía gratuita e inagotable, siendo, además, España un país privilegiado en este aspecto por la elevada radiación solar que recibe. Se trata de una tecnología más que madura, en la que existe una gran experiencia tanto por parte de los proyectistas como por parte de los instaladores, con fabricantes que han desarrollado equipos que hacen las instalaciones cada vez más fiables.
Palabras clave
Consumo de Energía Casi Cero, Agua Caliente Sanitaria, Energía Solar Térmica, Energías Renovables
Introducción
La energía requerida para el agua caliente sanitaria en los edificios de consumo casi cero significa un porcentaje muy elevado del consumo total del edificio, básicamente porque no es posible llevar a cabo acciones que hagan disminuir el número de litros de agua que los usuarios de estos edificios requieren en su vida diaria.
La disminución del consumo energético pasa por utilizar equipos de producción y acumulación más eficientes, sin embargo los ahorros energéticos que se derivan de su uso no son suficientes para obtener una disminución efectiva que haga que su influencia en el total de energía consumida por el edificio deje de ser tan elevada. Así pues, se hace necesario el uso de energías renovables para paliar este efecto, y en este sentido el uso de la Energía Solar Térmica se muestra como la energía renovable más efectiva para la generación de agua caliente sanitaria, teniendo en cuenta, además que España es un país con una radiación solar anual muy elevada.
Cómputo de la energía requerida para la generación de ACS en un edificio
Para explicar la influencia que tiene la energía requerida para la producción del agua caliente sanitaria se va a usar un ejemplo de un edificio de viviendas.
- Edificio de 18 viviendas de 3 dormitorios
- Ubicación: Ciudad Real
- Superficie acondicionada 1750 m2
- Ventilación con recuperación
- Características de la envolvente: K = 0,6
Qsol;jul/Autil = 1,05
En la tabla posterior se indican los datos relativos a la energía requerida por el edificio para cada uno de los servicios.
Pensando en que se utilice como equipo generador de calor y frío una bomba de calor aerotérmica cuyos rendimientos sean:
- COP estacional en calefacción 3,50
- EER estacional en refrigeración 2,50
- COP estacional en ACS 2,50
- Factor de paso de energía primaria no renovable 1,954
Se obtienen los siguientes resultados en base a energía primaria no renovable:
Como se puede ver en la tabla, la influencia en el global energético del edificio del agua caliente sanitaria supone más de un 50%, lo que significa que se hace obligatorio realizar alguna acción para disminuir el consumo de energía primaria en este, para conseguir que sea considerado como un edificio de consumo casi nulo.
Reducción del consumo de energía primaria del edifico, utilizando Energía Solar Térmica para el consumo de ACS
Se va a considerar que en el edificio del ejemplo se monta una instalación de energía solar térmica que aporta un 60% de la energía requerida para el calentamiento del ACS. Esto supone un ahorro directo de energía primaria del mismo porcentaje, y una disminución efectiva de energía primaria total de un 33%.
Ejemplo de instalación de energía solar térmica existente en una residencia geriátrica
Existen en España una gran cantidad de instalaciones de energía solar térmica destinadas al calentamiento de ACS y a otraS aplicaciones, como calentamiento de piscinas, calefacción e incluso para aplicaciones industriales. Concretamente se contabilizan más de 4.000.000 de metros cuadrados, que aportan anualmente más de 5.840.000 kWh.
En este caso, vamos a analizar una instalación existente en una residencia geriátrica en Arganda del Rey, en la provincia de Madrid, con 500 camas. En su momento se llevó una remodelación total del edificio en la que se incluyó la instalación de calefacción y la de agua caliente sanitaria. Pasando de una instalación de calderas de gasóleo a una instalación de calderas de gas de condensación y captadores solares térmicos.
Instalación de Energía Solar Térmica en el Edificio
Como se ha explicado anteriormente la demanda energética del agua caliente sanitaria se cubría mediante el uso de calderas de gasóleo, lo que suponía un elevado coste para la propiedad. Para poder reducir estos costes se planteó una instalación de energía solar térmica, que suponía darle uso a la cubierta del edificio que no estaba siendo utilizada.
Finalmente, se instalaron 112 captadores solares del modelo Sol 250 de la marca BAXI, que suponen un área total de 265 m2, junto con 5 depósitos de 4.000 litros, en este caso, del modelo AS 4000-1E de la misma marca.
Aspectos de instalación y montaje
La instalación de los captadores solares, implica disponer de una cubierta adecuada que permita disponer del espacio necesario, de la orientación adecuada, así como de una construcción adecuada que soporte el peso de los captadores.
En este caso, como se ha apuntado anteriormente, el edificio contaba con una cubierta superior que no estaba siendo utilizada. La posición de la cubierta era perfecta, estaba orientada al Sur, con lo que permitía maximizar el rendimiento de la instalación. Sin embargo, contaba con múltiples chimeneas que limitaban el número de captadores, tanto por razones de espacio como por razones de sombras. En este caso, se procedió a una repartición de los captadores en cubierta lo más homogénea posible, con filas de 4 y 8 captadores. Para conseguir un equilibrado hidráulico perfecto, se instalaron válvulas de equilibrado hidráulico en cada fila, consiguiendo que pase el caudal adecuado por cada uno de los captadores.
El otro aspecto que se tuvo que tener en cuenta fue el que tenía que ver con el propio peso de los captadores. La cubierta era ligera, con lo que no soportaba el peso de los captadores. Para solucionar este aspecto se construyó una estructura metálica que apoyaba sobre los puntos de carga del edificio. La solución fue simple y no supuso un coste demasiado elevado.
El montaje de los captadores en cubierta no conllevó una complejidad excesiva, y permitió además disminuir el aporte de radicación solar que edificio recibía en su cubierta, además de protegerlo del frío. Así se incrementó la eficiencia del propio edificio, consiguiendo disminuir las necesidades tanto de refrigeración como de calefacción.
Datos de consumo energético de Agua Caliente Sanitaria. Comparativa situación original y actual
El estudio energético comparativo que se puede ver a continuación deriva del consumo energético real para la preparación del agua caliente sanitaria del edificio en la situación original, y cuál ha sido este tras los cambios implementados después de un año de funcionamiento.
En las siguientes tablas se pueden ver los datos energéticos:
Finalmente, la instalación Solar Térmica produjo durante el primer año el 53,73% de la energía requerida para el ACS, lo que implicó una reducción de consumo de energía primaria no renovable de 307.394 kWh/año.
Conclusiones
- En los edificios de consumo de energía casi nulo, se van a tener que llevar a cabo acciones para minimizar el consumo energético del servicio de agua caliente sanitaria, y estas siempre pasan por la implementación de energías renovables, dado que el confort de los usuarios requiere de un volumen de agua caliente sanitaria que no es posible disminuir.
- A nivel de energías renovables la solar térmica es la más efectiva para conseguir ahorros en la generación de ACS, teniendo en cuenta sobretodo que España dispone de una radiación solar anual muy elevada.
- La madurez de la tecnología de la solar térmica es muy alta, dada la gran cantidad de instalaciones que se han llevado a cabo, sobretodo en la última década. Esto significa que la experiencia tanto en la proyección como en la ejecución de las instalaciones, hace que estas se llevan a cabo de manera eficiente, con soluciones óptimas en cada uno de los proyectos.
- La experiencia de las muchas instalaciones existentes, nos muestra que los ahorros que se obtienen en la preparación de ACS son muy elevados, siendo en la mayoría de los casos superiores al 50%. Estos ahorros van a contribuir fundamentalmente en el edificio para que pueda este considerarse como edificio de consumo casi nulo.
Agradecimientos
Los datos del ejemplo que se ha utilizado en esta comunicación han sido proporcionados por la empresa BAXI, extraídos de la instalación llevada a cabo en una residencia geriátrica de Arganda del Rey. Esta instalación continúa siendo monitorizada para controlar que la instalación funciona correctamente, así como para analizar los aspectos de posibles mejoras de funcionamiento.
Referencias
- Factores de emisión de CO2 y coeficientes de paso a energía primaria de diferentes fuentes de energía final consumidas en el sector de edificios en España (IDAE, 2016).
- Software de cálculo de energía primaria EPBD (Ministerio de Fomento).
- Información relativa a datos de mercado de solar térmica extraídos de la web de ASIT (www.asit-solar.com).