Comunicación presentada al II Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autor
- Antonio Moreno, Director Técnico, Jung Electro Ibérica, S.A.
Resumen
Mediante la concienciación energética de sus ocupantes y la implantación de sistemas de automatización para el control de iluminación, climatización, persianas, etc., se puede reducir el consumo energético de un edificio. Pero existe un hecho que afecta de manera transversal a todas estas cuestiones que se han planteado, y que puede ser la piedra angular del ahorro energético, si se aborda correctamente: El primer paso para empezar a ahorrar energía es tener información sobre el consumo energético en el momento en que se está produciendo. Eso nos da la posibilidad de tomar medidas sobre la marcha para corregir los desajustes en el consumo, y evitar de esta forma que se genere una factura abultada.
El factor humano en el ahorro de energía
A los que estamos trabajando desde hace años en el sector de la automatización, nos viene con frecuencia la pregunta recurrente de ¿cuánto me puedo ahorrar instalando un sistema de éstos en mi edificio?
Se trata de una pregunta lógica y muy fácil de formular, pero cuya respuesta suele ser difícil. Y es que, supongamos la situación teórica en que tenemos dos edificios exactamente iguales A y B, construidos uno al lado del otro, y con el mismo uso. Ambos edificios cuentan con la misma cantidad de personal, que hacen las mismas tareas en los mismos horarios. Se puede afirmar sin miedo a equivocarse, que seguramente uno de los edificios tendrá un consumo de electricidad y de agua sensiblemente superior al otro. ¿Cuál es la causa? El factor humano.
Desde hace relativamente poco tiempo existe la figura del gestor energético de los edificios. Entre sus tareas, se supone que una de ellas es mirar de optimizar los consumos energéticos mediante la educación energética y la concienciación de los ocupantes del edificio. Eso no resulta fácil, porque entrará a lidiar con demasiados factores sociológicos y psicológicos, que incluso pueden afectar a la productividad de las personas.
El gestor energético deberá entonces contar con herramientas tecnológicas que le permitan llevar a cabo su labor de forma efectiva. Y la primera de ellas debería ser la medición y presentación de datos en tiempo real.
La medición en tiempo real como primer paso para ahorrar
Una de las mejores herramientas que puede tener para educar energéticamente al personal es contar con un sistema de medición de consumo energético, que le permita leer consumos en tiempo real. Mucho mejor si además los consumos están parcializados, y se pueden separar por plantas, tipo de consumidor, etc. El hecho de tener los consumos separados por plantas, tipo de consumidor, etc., le permitirá al gestor analizar los hábitos de los usuarios, proponerles medidas y analizar los resultados al día siguiente. De esta forma es mucho más sencillo concienciar, y demostrar que un pequeño gesto puede proporcionar un gran ahorro.
Como primer paso para ahorrar energía, esta estrategia es bastante correcta: se obtienen resultados desde el primer momento, y no requiere ninguna inversión, a excepción de los equipos de medición. Pero si nos quedamos aquí, seguramente estaremos perdiendo gran parte de la potencia de ahorro que tenemos, fundamentalmente por dos razones:
- Si la instalación eléctrica es convencional, los usuarios quedarán limitados a unas actuaciones en concreto.
- Cuando transcurra un tiempo, los usuarios puede que vayan relajando sus costumbres, y regresaremos paulatinamente a los consumos de antes de la actuación. Los beneficios probablemente no se van a mantener en el tiempo.
Si queremos una mayor garantía de éxito en el campo del ahorro de energía, esa labor de concienciación debería ir acompañada de una actuación sobre la automatización de las instalaciones. Vamos a centrarnos aquí en los principales consumidores de energía, que son la iluminación y la climatización.
El sistema KNX y su aportación a la eficiencia energética
Un sistema como el KNX puede realizar al ahorro energético mediante la detección de presencia, el control horario o la regulación automática de la iluminación, no solamente será algo palpable en la factura energética del edificio o vivienda, sino que además, si se tiene en cuenta desde el momento en que se redacte el proyecto, nos ayudará a mejorar la calificación energética del edificio, con las ventajas adicionales que eso puede reportar a su propietario.
El sistema estándar KNX es un protocolo compatible entre más de 100 fabricantes, que está respaldado por la normativa europea EN 50090 y las normas ISO. Está basado en una tecnología de bus descentralizado, y permite proporcionar una solución integral para el control en edificios y viviendas.
KNX está basado en una topología descentralizada, en la cual sensores y actuadores se comunican entre sí mediante un par trenzado de baja tensión de seguridad, 24 V. Este par proporciona la alimentación para la electrónica de los distintos componentes, y también transmite la información entre ellos. Cada componente del sistema va dotado de un acoplador de bus, BCU. Cuando se acciona cualquiera de los pulsadores se envía un telegrama al bus con una codificación determinada, que se compone básicamente de los datos a transmitir, y de la dirección del destinatario. Dicho telegrama será recibido por todos los actuadores del sistema, pero solamente el que tenga la dirección de destinatario será el que ejecute la orden que viene prescrita. No es necesario instalar ningún tipo de elemento central, porque la comunicación se lleva a cabo entre sensores y actuadores.
Cada fabricante certifica sus productos a través de la KNX Association, obteniendo así el sello KNX, que garantiza la perfecta compatibilidad de ese componente con todos los que haya en el mercado hasta la fecha. Esto significa:
- Simplificación del cableado de control.
- Independencia entre los distintos componentes de la instalación.
- Mayor grado de fiabilidad.
- Flexibilidad y facilidad de ampliación.
- Reducción de costes de instalación y mantenimiento.
- Toda la información disponible en cualquier punto del sistema.
Cuando se trata de abordar el ahorro energético en iluminación y climatización, un detector de presencia KNX con plena funcionalidad se convierte en una pieza clave. El detector de presencia de techo permite controlar iluminación. Es capaz de detectar la presencia de una persona dentro de un despacho, y mantener las luces encendidas y la climatización conectada en esa zona. Cuando la persona marcha, empieza a contar un primer tiempo de retardo, después del cual se apaga la luz.
Tras la marcha de la persona, se pone en marcha un segundo contador de tiempo, al final del cual se desconecta la climatización en ese despacho. Esta vez la temporización será mayor, de unos 10 minutos, puesto que la temperatura ambiente tiene una cierta inercia, y por tanto no es conveniente que la climatización se conecte y desconecte en cortos intervalos de tiempo.
Cuando la persona regresa al despacho, la temperatura de consigna de la climatización vuelve a su nivel de confort, y la luz se enciende, siempre y cuando la luminosidad ambiente que proporciona la luz natural esté por debajo de un determinado nivel. Además, cuando el edificio queda desocupado, se le puede enviar al detector un telegrama que lo ponga en modo alarma. Si la iluminación es regulable, el sensor de luminosidad que el detector lleva integrado es capaz de ajustar automáticamente el nivel de luz a un valor consignado, regulando la iluminación interior en función del aporte de luz natural exterior. En lo referente al control de climatización, el sistema KNX dispone de una amplia gama de controladores con posibilidad de establecer un control PI de la climatización, ajustando al máximo la temperatura real del ambiente al valor consignado.
Este controlador ofrece varios modos de funcionamiento (confort, standby, noche) activables a través del bus, a cada uno de los cuales corresponde una temperatura de consigna diferente. El ahorro energético en climatización se puede apoyar de forma muy eficiente en un adecuado control de los cerramientos. Se trata de que el sistema pueda manejar de forma automática las persianas y toldos para permitir que entre el calor del sol en invierno, e impedir su paso en verano. Además, habrá que tener en cuenta si existe o no presencia humana en una determinada estancia, para inhibir ese funcionamiento automático.
Conclusiones. Estrategia de implantación y ahorro
Una vez analizadas las necesidades del edificio, se llegará al punto de que se requiere una inversión económica inicial para obtener posterior ahorro de energía. Si se desea abordar una intervención integral desde el principio, el montante de la inversión puede hacer que la propiedad aplace su decisión o simplemente rechace la propuesta. Así pues, la estrategia que se propone está basada en hacer una pequeña actuación al principio, obtener resultados, y basar las sucesivas actuaciones futuras en la reinversión de ahorros previamente obtenidos. De esta forma, el propietario no debe afrontar de inicio una inversión significativa, e irá invirtiendo a medida que vea los resultados, lo cual es siempre más gratificante y seguro para todos. Los pasos a seguir serían los que se muestran en el siguiente gráfico:
Se empezaría por un estudio inicial del edificio en sí y del uso que se hace de sus instalaciones, para seguidamente instalar medidores de consumos, de forma parcializada, que nos permitan saber en qué y cómo estamos gastando la energía. Para eso es necesario contar con dos recursos: Por un lado, un hardware de medición. Es decir, contadores de electricidad, gas, etc. La tecnología KNX ya incorpora en su oferta medidores integrados de diferentes fabricantes que pueden realizar esta función.
Después necesitaremos algún tipo de herramienta informática donde se almacenen los datos recogidos durante un período de tiempo, y que permita al gestor energético realizar un análisis de forma sencilla. Este análisis pasará necesariamente por evaluar el consumo energético en función de los horarios, de la superficie iluminada o volumen calefactado, o incluso una comparación entre diferentes plantas de un mismo edificio, o incluso de este edificio respecto de otros.
Esta parte del análisis de datos puede resultar muy compleja, por la cantidad de información que se puede llegar a tener. Así que es de vital importancia contar con una herramienta adecuada para cada caso. Se puede hacer una gestión local con un software de visualización instalado en local, donde podamos ver gráficos de consumo, exportar tablas a Excel, etc. Esto suele ser suficiente para una primera etapa donde se requiera empezar a analizar consumos, y para casos donde estemos actuando sobre un edificio en concreto.
Si se requiere un seguimiento continuado en el tiempo por parte de un gestor energético, y se va a generar gran cantidad de información, o bien no se trata de gestionar un solo edificio, sino que es un conjunto de ellos, como por ejemplo una cadena de tiendas, oficinas bancarias, etc., entonces la solución de instalar un software local no suele ser suficiente. Debemos recurrir a una solución basada en recogida de datos en local para después tratarlos en la “nube”. KNX dispone ya de conexión directa con algunas de estas plataformas, con lo que resulta sencilla la integración a nivel de hardware. A nivel de software no se necesita instalar nada en local, puesto que todo el tratamiento de datos se hace on-line. Este tipo de plataformas especializadas suelen ofrecer una potente herramienta de análisis de datos, con la que se puede evaluar, por ejemplo, el consumo en climatización teniendo en cuenta las temperaturas externas registradas por los servicios de meteorología, el ratio de consumos comparando diferentes establecimientos que sean similares en cuanto a su uso, pero teniendo en cuenta las dimensiones y actividad de cada uno, las tarifas eléctricas o de gas que se tengan contratadas, etc.
En cualquier caso, una vez tengamos implementado el sistema de medición y análisis de datos, el siguiente paso será, después de un tiempo, analizar los resultados, y proponer cambios en la conducta de los usuarios, y tal vez una mínima actuación a nivel de automatización. Después de esto, seguiremos midiendo, y al cabo de un tiempo veremos los ahorros obtenidos. Es el momento de proponer al cliente una actuación en el campo de la automatización, de forma que la pueda ir realizando progresivamente, según obtiene resultados. Se trata de una reinversión de los ahorros obtenidos.
De esta forma, llegaremos a poder abordar una actuación integral sobre el edificio, y el ahorro energético se mantendrá en el tiempo, puesto que ya no dependerá tanto de la conducta de los ocupantes. El período de amortización se podrá calcular prácticamente desde el principio, lo que sin duda facilitará al cliente final la toma de decisiones.