Los EECN aunarán soluciones pasivas, activas y la tecnología para el control domótico

Comunicación presentada al III Congreso Edificios Energía Casi Nula:

Autores

• Ana Isabel Menéndez Suárez, Gerente, EFINCO, S.L.
• Ana Pérez Otero, Directora de Gestión, Ingenium, S.L.
• Pablo García Fernández, Profesor contratado doctor, Universidad de Oviedo
• Pablo Arboleya Arboleya, Profesor Titular, Universidad de Oviedo

Resumen

La experiencia en EECN durante los últimos años pone de manifiesto que el avance proviene, no de una única solución simple, sino de la interrelación de todos los agentes que intervienen en un proyecto constructivo. Inicialmente partiremos de un diseño de proyecto optimizado que integre un estudio climático, un diseño de soluciones pasivas acorde a las necesidades (calidad-coste) y un engranaje perfecto con la relación de demanda/consumo de energía, con soluciones activas. Todo este diseño es un traje a medida para cada nuevo proyecto. Para mejorar en cada nuevo edificio es necesario que el usuario pueda conocer, influir e intervenir en el comportamiento, por ello debe existir información suficiente que nos permita establecer perfiles de usuario a fin de ajustar cada vez más los edificios a sus inquilinos.

Edificio de energía casi nula “Los Prietos”; una integración de soluciones que abrirán el camino hacia una mejora continua

El origen

EECN Los Prietos ha tenido una larga evolución hasta llegar al proyecto que hoy aquí desarrollaremos. Se trata de una vivienda unifamiliar diseñada en el año 2010 bajo unos criterios de cumplimiento de CTE, sin embargo, al dilatarse su ejecución a lo largo del tiempo, los propietarios fueron readaptándolo según se producían nuevos avances en el campo de la eficiencia energética en edificación, apostando finalmente por un proyecto que obtuviera muy baja demanda energética, combinada con unos sistemas activos de alta eficiencia que aportaran el menor consumo posible, siempre manteniendo la consigna de un elevado confort.

Al proyecto se unió también la necesidad de gestionar y poder mejorar en con el uso, esos consumos, por lo que se procedió a involucrar conceptos como la domótica, el big data y la inmótica a medida de sus necesidades.

Estando los promotores muy cercanos a estas nuevas tendencias, se decide apostar por un pequeño proyecto de I+D+I a través de la recogida de datos, gestión y control de consumos que establecerá su propio perfil de usuario a largo plazo, y les permitirá seguir ahorrando y adecuando el uso del consumo de energía según sus propios perfiles para seguir ahorrando energía.

El edificio será a su vez una vez puesto en servicio, un contenedor de pruebas para gestión de “Big Data” y optimización de consumos en base a perfiles de usuario.

El proyecto

Este proyecto ha sufrido numerosas transformaciones hasta conseguir una solución integrada como la que hoy se tiene. Las diferentes claves utilizadas que han permitido conjugar elementos como el diseño, la tecnología, los materiales, la ejecución, I+D y el no menos importante coste material de ejecución, han sido:

Uso de herramientas BIM

La mejora del proyecto ha partido de una simulación climática inicial que ha permitido valorar las mejores orientaciones, eliminar huecos acristalados en aquellas ubicaciones que tenían un balance neto por irradiación negativo, garantizando al mismo tiempo una óptima iluminación natural en toda la vivienda.

El proyecto original había sido diseñado en CAD, sin embargo, para optimizar cerramientos, encuentros con distintos elementos y tener un proyecto donde la ejecución fuese una imagen fiel del diseño y el precio final estuviese controlado de antemano con un “llave en mano” sin desviaciones, se procedió a rediseñar el proyecto manteniendo toda la distribución interior, pero con una envolvente más compacta, una eliminación de los puentes térmicos y un detalle constructivo a la medida de las nuevas soluciones.

Diseño de sistemas pasivos

Una buena optimización de la envolvente con aislamientos continuos que envuelven todo el edificio, eliminación de puentes térmicos y control de infiltraciones, siempre trabajado desde la existencia de la idea inicial, los requisitos urbanísticos específicos que afectan a la zona y un coste objetivo final que en ningún caso debía ser sobrepasado:

• Losa de cimentación, con aislamiento por debajo dando continuidad al conjunto de la edificación, de tal modo que podríamos dibujar todo el contorno sin levantar la punta del lápiz sobre el papel.
• Cerramientos exteriores de bloque de hormigón celular que realizan la función de muro de carga y aislamiento por el exterior (SATE) en concordancia con los acabados finales exigidos en la normativa municipal.
• Cubierta inclinada a dos aguas con estructura de madera y acabado teja cerámica roja, según la estética de la zona.
• Huecos acristalados realizados en carpintería de PVC de altas prestaciones; Uf de 0,98, ajustando las distintas necesidades por orientaciones y seguridad a distintas combinaciones de vidrios, consiguiendo Uw de 0,86 y cajones de persiana domotizados en las habitaciones que permitirán proteger en verano la orientación oeste.
• Control de infiltraciones a través de Blower door test que permitirá gestionar de un modo más eficiente las entradas de aire no deseadas, estas pruebas permitirán resolver problemas en la fase de obra.

Diseño de sistemas activos

Una vez conseguido el reto de reducir la demanda de calefacción (por zona climática no se contempla la refrigeración) a 14,15 kwh/m2*año, el siguiente paso ha sido diseñar un sistema de calefacción óptimo; adecuando la potencia a las necesidades de la vivienda, que utilizará como fuente de energía renovables la aerotérmia, y que permitiera alcanzar siempre niveles óptimos de confort a medida de las necesidades de sus usuarios, para lo cual se empleará:

• Un sistema de ventilación mecánica de doble flujo con recuperador de calor de una eficiencia del 90%, que permite una renovación del aire de un modo constante evitando corrientes de aire no deseadas y controlando el caudal, la extracción y la impulsión de aire al interior de la vivienda, con un ambiente más sano debido a la existencia de filtros que limitan la entrada de partículas de polvo y polen y con una continuada renovación de aire.
• Un sistema de calefacción mediante suelo radiante por agua con bomba de calor aerotérmica, dimensionado para una baja demanda de calefacción, al no instalar una potencia sobredimensionada, se produce un ahorro económico en los equipos y en los futuros consumos.
• Gestión domótica con control de equipos, temperaturas e iluminación LED. Una sencilla aplicación de móvil permitirá controlar desde la temperatura de la vivienda a la gestión de iluminación, persianas, etc., no derrochando energía cuando no es necesario, teniendo opciones de control desde cualquier lugar con acceso a internet.

Contenedor de pruebas I+D+I

Como complemento el inmueble servirá de prueba para testar el proyecto SIETEC que consiste en el desarrollo de un sistema de eficiencia energética activa, basado en una gestión eficiente de la demanda, compuesto por un conjunto hardware-software, que podrá ser instalado a nivel colectivo (edificios residenciales y/o de oficinas) e individual (el caso que nos afecta) y que realizará la carga computacional y el almacenaje en la nube.

Este sistema contribuirá a conseguir el cambio de mentalidad en los consumidores finales, poniendo a su disposición:

• Información sobre el impacto que sus hábitos de vida tienen sobre el consumo de electricidad y el coste de la misma.
• Recomendaciones para, sin reducir su nivel de confort, generar un ahorro en el consumo.

En lo que respecta a la monitorización de viviendas para el incremento de la eficiencia energética y a la gestión del conocimiento generado mediante bases de datos alimentadas por los consumos de las mismas, se utiliza la captación de datos a nivel de vivienda para después realizar un procesamiento en la nube.

Los objetivos técnicos específicos a alcanzar serán:

• Desarrollo de un sistema de medición y captura a nivel de unidad y edificio. Mediante el desarrollo de un equipo específico de integración en un sistema domótico basado en BUSing y/o KNX, se podrá monitorizar, programar y controlar el consumo de energía eléctrica en tiempo real, lo que permitirá conseguir importantes ahorros en dicho consumo. Además, esto repercutirá en una modulación del consumo eléctrico que incremente la eficiencia energética del sistema eléctrico, en general, y de la instalación del cliente en particular.
• Desarrollo de un sistema de procesamiento de datos para el cálculo de la eficiencia energética. El software que se desarrollará a través de SIETEC, proporcionará un sistema de ayuda en la toma de decisiones para maximizar el ahorro de consumo. Este software conllevará la medida continua de parámetros de consumo reales, su almacenamiento en históricos de datos, la transmisión a un sistema de supervisión y la extracción de patrones de comportamiento
• Desarrollo de un sistema de visualización de datos para eficiencia energética. Se implementarán en el sistema desarrollado las aplicaciones que correrán en dispositivos móviles y que permitirían a los usuarios, previo registro, realizar el análisis de sus datos de consumo y recibir información del sistema sobre la eficiencia del mismo y recomendaciones para su mejora mediante el cambio de hábitos o el cambio de tarifa eléctrica. El sistema permitirá además a los usuarios comparar sus consumos con el de otros usuarios de perfiles similares.
• Desarrollo del sistema de comunicaciones. El sistema a desarrollar debe de permitir la integración no sólo entre los tres ejes del sistema (unidad, edificio, nube), sino también con los sistemas de control de la red de distribución.

El sistema de monitorización y control se centrará en los sistemas de:

• Calefacción
• Ventilación
• Consumo de energía por electrodomésticos varios

Se tomarán medidas de dichos sistemas específicos para posteriormente filtrarse y enviarse a una plataforma web, donde se procesarán y se establecerán mejoras que permitan el ahorro energético en el control de los citados sistemas.

Para ello, se realizan simulaciones y ajustes de las curvas de consumo que permiten mejorar el control de estos sistemas. A la hora de determinar cuan eficiente es el consumo de un cliente, es vital conocer el patrón de consumo del mismo. Dicho patrón vendrá determinado por diferentes factores:

• Número y tipo de usuarios de la unidad
• Número y tipo de equipos (electrodomésticos, equipos informáticos, resto de equipos, etc.) y modo de uso de dichos equipos
• Necesidades de calefacción/enfriamiento de la unidad

El potencial innovador de la tecnología propuesta a través del presente proyecto es enorme, puesto que permitiría, no solo el cambio en los hábitos de los clientes sino además realizar una comunicación activa entre el sector eléctrico y sus consumidores, haciendo que éstos reaccionen en tiempo real ante la variación del precio de la electricidad, mejorando la segmentación de los clientes de modo que las compañías desarrollen productos más personalizados y orientados a los clientes, etc.

Resultados

El objetivo final, ha sido obtener un hogar que demandara la menor cantidad de energía posible y aún así seguir optimizándolo consiguiendo a lo largo del tiempo unos ahorros aún mayores.

Gracias a un cuidado diseño y un minucioso estudio de soluciones el proyecto consigue alcanzar una calificación energética A en todas sus variables; en emisiones de CO2, en demanda de energía de calefacción y ACS y en consumo de energía primaria de calefacción y ACS.

Si observamos los datos del edificio de referencia (ahora ya desaparecido en la nueva herramienta unificada HULC) y los datos conseguidos en el proyecto podemos ver que se ha conseguido reducciones en la demanda de energía de calefacción de más de un 83% y reducciones de las emisiones de CO2 de un 78 %.

Además, se ha añadido la posibilidad de tener un contenedor de pruebas, con espacios interiores controlados que permitirán recoger los datos de hábitos de consumo de la familia para tratarlos y crear un perfil de comportamiento que podrá evolucionar con los años según las necesidades de cada momento (familia con niños, emancipación, etc.) y que permitirá ajustar en cada momento los hábitos con la necesidad de energía del edificio.

Estos proyectos, que surgen de inquietudes personales y profesionales sobre cómo seguir mejorando los proyectos de EECN están marcando los ritmos de mejora y adecuación del mercado, obteniendo en cada nueva edición del Congreso de EECN, proyectos y ejemplos cada vez más variados y que interrelacionan distintas disciplinas dentro de la construcción.