Comunicación presentada al III Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autores
- Fco. José Serra Otero. Docente, Consellería de Educación, Investigación, Cultura y Deporte/I.E.S. Gran Vía de Alicante
- José Manuel Escribano. Docente, Consellería de Educación, Investigación, Cultura y Deporte/I.E.S. Gran Vía de Alicante
- Miguel Ángel Padilla Sáez. Docente, Consellería de Educación, Investigación, Cultura y Deporte/I.E.S. Gran Vía de Alicante
- Antonio Riquelme. Docente, Consellería de Educación, Investigación, Cultura y Deporte/I.E.S. Gran Vía de Alicante
- Manuel Abellaneda Larios. Docente, Consellería de Educación, Investigación, Cultura y Deporte/I.E.S. Gran Vía de Alicante
- Carlos Clemente. Docente, Consellería de Educación, Investigación, Cultura y Deporte/I.E.S. Gran Vía de Alicante
- Enrique Ceres. Docente, Consellería de Educación, Investigación, Cultura y Deporte/I.E.S. Gran Vía de Alicante
- Daniel Pomares Oliver. Docente, Consellería de Educación, Investigación, Cultura y Deporte/I.E.S. Gran Vía de Alicante
- Mª Ángeles Rubio Sánchez. Docente, Consellería de Educación, Investigación, Cultura y Deporte/I.E.S. Gran Vía de Alicante
Resumen
En el IES Gran Vía de Alicante existen dos familias profesionales, la de Edificación y Obra Civil y la de Instalaciones y Mantenimiento, para el curso 2016/17 se ha solicitado impartir el Ciclo superior de Energías Renovables, de la familia energía y agua. En este sentido se hace una propuesta de edificio (taller sostenible energéticamente) a este III Congreso de Energía Casi Nula, (incluso de Energía Positiva). El estudio trata sobre la construcción de un taller, con las instalaciones necesarias, para poder alcanzar este objetivo. Con esto se pretende sentar las bases de nuevas propuestas de Formación profesional que creemos imprescindibles aplicar a: la eficiencia energética, las energías renovables, la rehabilitación constructiva y energética y la sostenibilidad y nos comprometemos a seguir trabajando para convertir a nuestro instituto referencia de la Formación profesional en este entusiasmante e innovador campo.
Introducción
La concesión del ciclo superior de energías renovables por parte de Consellería de Educación, sería un salto cuantitativo y cualitativo en el centro educativo, actualmente este cuenta con diferentes ciclos formativos en los que se trata con los alumnos aspectos relacionados con la eficiencia energéticas y las energías renovables, pero la implantación del nuevo ciclo aumentaría las horas dedicadas a esta temática, ampliando el desarrollo curricular en los módulos formativos.
En respuesta a esta demanda formativa se pretende construir un taller sostenible energéticamente hablando, y conseguir incluso, energía positiva. Para ello las dos familias profesionales del centro se han unido para conseguir realizar este proyecto.
En los siguientes apartados se indican los detalles del proyecto a ejecutar, así como sus características principales, haciendo hincapié en las soluciones propuestas para conseguir el objetivo y que se basarán en cuatro puntos clave:
- Diseño bioclimático
- La eficiencia energética
- La gestión energética
- Las energías renovables incluyendo distintos sistemas de almacenamiento de las mismas
Descripción del Proyecto y metodología
El instituto está situado en Alicante, en la C/Alonso Cano, 8 está formado por dos edificios unidos interiormente mediante pasarelas y zona de talleres.
Existe una zona, actualmente utilizada como huerto, cuya orientación y espacios es ideal para la construcción del proyecto previsto ejecutar. En la siguiente fotografía se pude apreciar esta zona con mayor definición.
La superficie de esta zona es de 280 m2 y la orientación de la fachada principal será sur.
Como se indicaba en la introducción, para conseguir el objetivo de energía nula e incluso positiva se ha trabajado sobre los cuatro puntos mencionados en párrafos anteriores, estos se desarrollan a continuación:
Diseño bioclimático
Con el diseño bioclimático se pretende que el taller tenga unas condiciones interiores que repercutan directamente en las instalaciones (climatización, calefacción, producción de ACS, iluminación, etc), es decir que ese diseño haga que la energía consumida en la generación de estos procesos sea mínima. Para ello las características del taller serán las siguientes:
- Superficie: 280 m2, cubierta transitable.
- Ancho x largo x alto = 14 x 20 x 3,5 m.
- Fachada: Panel sándwich de 100 mm de espesor; compuesto por 3 capas, las dos exteriores son unas chapas metálicas de espesor entre 0,4 y 0,6 mm y el núcleo aislante de poliuretano expandido de densidad 40 kg/m3. Las chapas metálicas exteriores presentan una pequeña ondulación para dotarle de planeidad y evitar la formación de bolsas o burbujas de aire.
- Carga de nieve 25 kg/m2 / Pendiente cubierta 25% / Carga de viento 57 kg/m2 / altura hastial 1,75 m / Separación pórticos 6,67 m / altura cumbrero 5,25 m.
Se tiene previsto que la cubierta, será pisable, para instalar equipos y poder realizar prácticas y tendrá zonas verdes en las zonas libres e incluso jardín vertical en uno de los laterales.
La eficiencia energética
Las instalaciones previstas son:
- Calefacción
- Climatización
- Ventilación
- Producción de ACS
- Electricidad e iluminación
- Solar térmica
- Solar fotovoltaica
- Minieólica
- Recuperación de agua de lluvia desde la cubierta en depósito enterrado
- Distintos sistemas de almacenamiento de la energía
Para ello los sistemas que se han seleccionado, siguiendo siempre la premisa de la eficiencia energética han sido.
Calefacción mediante un sistema radiante a baja temperatura de la marca Polytherm, este sistema trabaja con entrada de agua a 35 – 40 ºC y un salto térmico de 5 – 8 ºC, lo que lo hace óptimo para la producción de calor que se realizará mediante un sistema de aerotermia de la marca Panasonic. Este equipo es bomba de calor por lo que se podría utilizar para las temporadas de verano utilizando el sistema radiante como refrescante, en el proyecto actual no se ha tenido en cuenta este aspecto por lo que no se desarrolla en este artículo todo el control necesario para evitar condensaciones, etc.
Para la producción de ACS se utilizarán colectores solares térmicos, el sistema de apoyo se realizará mediante el equipo de aerotermia. También se instalará un acumulador de agua de 75 litros. En el futuro se tiene previsto instalar un equipo de microcogeneración para calefacción y ACS y también generación eléctrica podría ser un modelo Baxiroca o Dash a GN o incluso un modelo de biomasa. También está prevista una preinstalación vertical para una futura instalación geotérmica.
La ventilación contará con un recuperador de calor de doble flujo de alta eficiencia de la marca Alder venticontrol con rendimiento de hasta un 90%, lo que disminuirá la carga térmica debida a la ventilación del taller. La circulación forzada garantizará la calidad del aire interior mediante sensores.
Por último, la electricidad se generará mediante paneles fotovoltaicos para inyección a red y con una instalación híbrida aislada con apoyo minieólica. La iluminación se realizará mediante tecnología LED.
El funcionamiento será en autoconsumo (con y sin acumulación), con y sin inyección a red, para poder estudiar los dos casos. También se habilitará un punto de recarga junto al parking del instituto para posibles vehículos eléctricos de miembros de la comunidad escolar en la hibrida.
En el campo de las energías renovables se tiene previsto realizar convenios de colaboración con empresas de la zona como Bornay, Solaico, Eurener, ICOM, Eurocasa, Atersa, Planta termosolar de Villena FCC, etc. También con la Agencia provincial de Alicante de la energía, entre otros muchos organismos.
La gestión energética
Uno de los aspectos de mayor importancia es la gestión de todos los componentes que integraran las instalaciones, para ello se instalará un sistema de control y regulación centralizado de la marca Schneider, se integrará el sistema la instalación de energía solar térmica, el equipo de aerotermia, y el sistema fotovoltaico.
Se pretende, además de regular y controlar las instalaciones, realizar un seguimiento de los consumos de los equipos y de los parámetros de mayor importancia. Para ello se instalarán los siguientes elementos:
- Pasarelas de comunicación entre equipos y control centralizado
- Instalación de analizador de redes para parámetros eléctricos
- Control de temperatura de aire y agua mediante sondas
- Presostatos diferenciales de aire para filtros del recuperador
- Sensores de presencia para control de iluminación
- Sensores de O2 para control de la ventilación en función del número de personas en el taller
Se implantará un sistema de monitorización de consumos accesible vía web, para que pueda analizarse el consumo y adoptar medidas de ahorro, eficiencia y optimización en tiempo real. Así mismo, se establecerán alarmas técnicas que permitan avisar al usuario de comportamientos anormales del consumo de la instalación, pudiendo detectar dichas desviaciones y corregirlas antes de que causen un grave perjuicio económico.
Se instalará un PM710 de la gama de PowrLogic para medida de rango medio de Schneider en el cuadro principal del taller.
El sistema PowerLogic ayuda a controlar el coste, la calidad y la fiabilidad de la energía eléctrica. Se puede determinar dónde existe un exceso de capacidad, identificar equipos sobrecargados y equilibrar cargas en subestaciones, cuadros de distribución y otros equipos eléctricos.
Todo el sistema de control contará con servidor web, por lo que todos los parámetros se podrán seguir vía internet.
Las energías renovables
Las energías renovables utilizar son la solar, tanto para el ACS como en la generación de electricidad, la aerotérmia (con preinstalación vertical de geotermia) y la minieólica. Como se ha comentado en el futuro se instalará un sistema de microcogeneración.
Se incluyen varios sistemas de estudio de almacenamiento de excedentes de las energías renovables, además de la acumulación en acumuladores. En primer lugar, trabajaremos con supercondensadores, y colaborar con Graphenano. Por ejemplo un depósito de aire comprimido con pequeño alternador de aire comprimido; depósito de agua en altura (por bombeo solar desde un deposito enterrado de agua de lluvia recuperada de la Cubierta) con conducción y microalternador Pelton de 300W. Estudio de una célula de combustible AJUSA de 1KW y uso del hidrógeno como vector energético y estudiar posibles aplicaciones para generar electricidad, para usos cotidianos.
Resultados y datos obtenidos
Se han realizado diferentes estudios en el taller, el primero ha sido las necesidades de las instalaciones que formaran parte del taller, y una vez calculadas y seleccionados los equipos y materiales se ha realizado el balance energético de la instalación, tanto del lado de las emisiones de CO2 como de la diferencia entre los consumido y lo producido mediante energías renovables. La parte más importante, en nuestro caso, es el poder adaptar estas instalaciones y equipos a la docencia, por lo que el objetivo principal de esta construcción es que el I.E.S Gran Vía tenga un taller adaptado y equipado para poder desarrollar el currículo de ciclo de grado superior de Energías Renovables, además servirá para completar ciertos aspectos en los ciclos que ya se imparten en el centro, tales como:
- Ciclo medio de Instalaciones frigoríficas y climatización
- Ciclo medio de Instalaciones de producción de calor
- Ciclo superior Mantenimiento de instalaciones térmicas y fluidos
- Ciclo superior Proyecto de Edificación
- Ciclo Superior Proyecto de obra Civil
- Ciclo Medio Obras de Interior y Rehabilitación
Para poder desarrollar todo lo indicado en los puntos anteriores a la labor docente, la distribución de las instalaciones se realizará mediante boxes, realizando las instalaciones interiores (suelo radiante, distribución de ACS, etc.) de forma individualizada en cada uno de ellos. Las producciones de calor, ACS, electricidad, etc., se realizarán en zonas delimitadas a cada una de ellas, de esta forma se consigue que los distintos grupos de alumnos puedan trabajar de forma independiente.
Las tomas de datos también se realizan de forma independiente en cada box, aunque el control centralizado se realiza en una zona destinada para estos trabajos.
Conclusiones
Con la construcción del taller y las instalaciones que lo integran cumplimos con los objetivos fijados para poder impartir las clases de taller en unas condiciones que aseguren el cumplimiento de los currículos de los distintos ciclos formativos que se imparten en el centro, además se cumple con el objetivo de edificio de consumo nulo.
Referencias
- Curriculm ciclo formativo energías renovables. Consellería de Educación y Ciencia Comunidad Valenciana.
- Curriculm ciclo formativo Instalaciones frigoríficas y climatización. Consellería de educación y ciencia Comunidad Valenciana
- Curriculm ciclo formativo Instalaciones de producción de calor. Consellería de educación y ciencia Comunidad Valenciana
- Curriculm ciclo formativo Mantenimiento de instalaciones térmicas y fluidos. Consellería de educación y ciencia Comunidad Valenciana
- Documentación técnica AlderVenticontrol
- Documentación técnica Panasonic, Daikin, Ariston, Vaillant, Saunier Duval
- Documentación técnica Schneider electric
- Documentación técnica Circutor
- Documentación técnica aerogenerador Bornay de 1,5KW y equipos de regulación
- Documentación técnica Célula de combustible AJUSA 1Kw
- Documentación técnica equipos e Inversores fotovoltaica SMA, Solener, Steka, ABB, Victron
- Documentación técnica fotovoltaicos Solaico, GM, Artesa, Eurener
- Documentación técnica REPSOL, Ferroli, Junkers, Fagor
- Documentación técnica paneles y equipos solares térmicos Termicol, Saclima y Orkli.
- Documentación técnica Caldia, Watts. Potermicetc
- Documentación técnica sistemas demóticos KNX España: como Schneider, Siemens, etc.
- Documentación técnica BaxiRoca y Dash
- Documentación técnica Eurocasa
- Documentación Técnica Atecyr
- Documentación técnica IDAE