Comunicación presentada al III Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autores
- Ander Echevarría, Director Técnico y Comercial, 100x100madera
- Manuel Daniel Camero Hernanz, Director Investigación y Desarrollo,
- Alberto Rodríguez Bravo, Ingeniero Industrial, Dpto Técnico-Comercial, Siber Ventilación
- Santiago Pascual Solà, Ingeniero Industrial, Dpto Técnico-Comercial, Siber Ventilación
- Domingo González, Ingeniero Técnico, Responsable Prescripción Zona, Saunier Duval
Resumen
100x100madera es una empresa Española especializada en la construcción de edificios sostenibles, construyendo viviendas saludables, confortables y eficientes desde el punto de vista energético. Su interés por la mejora continua les ha llevado a construir edificios de consumo casi nulo en todo el territorio nacional, avanzándose a la aplicación de la Directiva Europea 2010/3. En esta comunicación se presenta que sí es posible construir Edificios de Consumo Casi Nulo confortables, saludables, donde el sistema activo que garantiza el confort y la calidad del aire interior, alimentado exclusivamente por un sistema de energía solar fotovoltaica.
Introducción
La presente comunicación muestra una solución de climatización activa, que permite una disminución importante en costes de instalación de climatización, sin renunciar al confort, a través del acoplamiento del sistema de climatización en el circuito de ventilación forzada de la vivienda. Este sistema ha sido instalado en la vivienda-showroom que la empresa 100x100madera ha construido en la localidad de Guadalix de la Sierra en Madrid.
El sistema desarrollado garantiza la calidad del aire interior y confort térmico adaptado al clima de verano e invierno de nuestro país. El desarrollo se basa en el acoplamiento del sistema de climatización, basado en aerotermia, dentro de la red de conductos de ventilación mecánica de la vivienda, lo cual además de dar lugar a disminución en costes de instalación, evita la instalación de otros sistemas de emisión de frío-calor. Adicionalmente, este sistema, produce un elevado confort en las viviendas, llegando a aportar el aire frío o caliente necesario a cada una de las estancias. Por otro lado, se ha implementado un sistema de energía solar fotovoltaica para producir energía eléctrica, para alimentar el sistema de aerotermia, además de otros consumos de la vivienda. De este modo se ha logrado una reducción del consumo eléctrico para climatización, haciendo que el mismo sea casi nulo, consiguiendo un consumo medio mensual en un año de 21,40€ en climatización y ACS.
Descripción
El sistema de climatización de la vivienda consta de distintas partes diferenciadas que comentaremos a continuación; pero además debemos comentar las características en sí de la vivienda objeto de estudio, así como el sistema de monitorización de distintos parámetros como son la temperatura interior y exterior de la vivienda, la humedad y consumo eléctricos. A continuación se muestras los distintos sistemas:
- Detalle constructivos de la vivienda.
- Sistema de monitorización.
- Sistema de climatización con aerotermia.
- Sistema de ventilación mecánica controlada con recuperación de calor.
- Sistema de energía solar fotovoltaica.
Detalles constructivos de la vivienda
Para que un edificio sea de consumo casi nulo es necesario un bue trabajo desde el punto de vista del diseño del edificio y su envolvente. En este caso la vivienda se ha diseñado y construido siguiendo los criterios del estándar PassivHaus, lo que ha permitido disminuir la demanda de calefacción y refrigeración por debajo de los 15 KWh/(m2 año).
Los criterios básicos se basan en mantener una envolvente térmica uniforme, unas ventanas de altas prestaciones con protección solar si es necesario, envolvente estanca continua, evitar puentes térmicos y ventilación mecánica, con recuperación de calor allí donde sea necesario
Monitorización
Con el objetivo de poder valorar las distintas actuaciones y variaciones tanto en el control como en los propios elementos que conforman el sistema de ventilación y climatización, se ha procedido a monitorizar el edificio, obteniendo de forma continua valores tanto higrotérmicos como son la temperatura y humedad, como la calidad del aire interior por concentración de CO2.
Estos valores son registrados por unas sondas colocadas en el edificio y cuyas lecturas son enviadas a un receptor donde se almacenan, permitiéndose su visualización a través de un software especial que nos permite la interpretación de los resultados.
Aerotermia
El sistema de aerotermia instalado en la vivienda es una bomba de calor Genia Air 5 de la marca Saunier Duval. Este sistema es el encargado de producir calor o frio para dos usos, por un lado obtener el agua caliente sanitaria para su uso en la vivienda; y por otro, obtener permite la climatización de la vivienda a través de calentamiento o enfriamiento del fluido presente en el circuito de climatización.
Además de la bomba de calor exterior, el sistema está compuesto por un acumulador de agua de 100 L modelo WE 100 de la marca Saunier Duval, donde se acumula el agua caliente sanitaria; y un equipo Genia Alone integrado en el circuito de climatización que permite impulsar agua caliente o fría para hacer a pasar por una batería de agua intercalada en el sistema de ventilación. De este modo, somos capaces de controlar la temperatura del aire que entra en la vivienda.
Ventilación
El sistema de ventilación de alta eficiencia VMC DF Siber Sky 3, permite intercambiar la energía del aire que es expulsado de la vivienda con el aire que se introduce en la misma, para dar lugar a la renovación del aire. En invierno, cuando se extrae aire caliente de la vivienda, se recupera gran parte del calor que contiene este, cediéndolo al aire que entra desde el exterior. De igual modo, en verano el aire más frio del interior de la vivienda, enfría el aire que entra más caliente desde el exterior de la misma, además con la activación del “by-pass” o también conocido como “free-cooling”, conseguimos un refrescamiento adicional nocturno, cuando las condiciones lo permiten. De este modo, se producen importantes ahorros energéticos acompañados de confort y salubridad, que proporcionar el aire limpio y renovado.
El uso de una batería de agua, permite el acoplamiento entre el sistema de ventilación para garantizar la calidad del aire y el sistema de climatización de la vivienda. La batería se intercala en el circuito de insuflación que va desde el recuperador a los locales secos de vivienda, por ella pasa el aire renovado procedente del exterior, que ya ha recuperado parte de la energía del aire que extraemos. Simultáneamente, podemos hacer circular agua caliente o fría por la batería desde la aerotermia, de manera que permite calentar o enfriar más el aire que entra a la vivienda, consiguiendo un doble efecto, por un lado la renovación del aire de la misma y por otro, si logramos que la temperatura del aire de entrada a la casa sea mayor o menor a la temperatura de confort en la misma en invierno y verano, respectivamente, conseguimos una apoyo o incluso cubrir la carga necesaria para climatizar la vivienda.
Sistema de energía solar fotovoltaica
El sistema de energía solar fotovoltaica está situado en el tejado de la vivienda con orientación Sur. El sistema consta de 8 módulos fotovoltaicos de 230 W de potencia de la marca Trina Solar y un inversor de carga marca Riello de 2 Kw. Este sistema nos permite obtener energía eléctrica generada por los paneles fotovoltaicos. Esta energía eléctrica es transformada por el inversor de continua a alterna y permite su utilización para alimentar tanto el sistema de aerotermia como el de ventilación mecánica así como otros componentes eléctricos de la casa.
Resultados y discusión de resultados
Se ha podido constatar en esta vivienda que la ventilación mecánica con recuperación de calor, con apoyo puntual de atemperamiento del aire de impulsión por aerotermia, ayuda a mantener la temperatura estable y uniforme en toda la vivienda tanto en verano como en invierno con calidad del aire interior.
Para presentar su comportamiento en verano se muestra la monitorización de un mes, donde podemos apreciar que el interior de la vivienda se mantiene estable (23-26ºC), incluso en condiciones exteriores extremas con temperaturas mínimas superiores a 20ºC en los meses de y máximas superiores a los 42ºC.
Entre el 24 y el 28 de febrero de 2016 la temperatura exterior bajo hasta los -6 ºC y puntualmente superó 12ºC, en el interior de la vivienda la temperatura mantuvo entre 19 y 24ºC.
Las mediciones en cuanto a la calidad del aire interior han sido excelentes, donde la concentración de CO2 se encuentra dentro de los parámetros Bueno y Muy Bueno con una concentración media anual de 600 ppm, garantizando una alta calidad del aire interior. De hecho se ha conseguido el certificado UNE 171330 sobre Calidad Ambiental en Interiores, con un resultado de 475 ppm de media en toda la vivienda.
Conclusiones
Se ha podido constatar que es posible conseguir condiciones de confort durante el uso en viviendas EECN, con confort térmico en el interior de la vivienda para altas y bajas temperaturas exteriores, en concreto en la zona climática de la Sierra de Madrid donde se ubica la vivienda. Además de cumplir con las exigencias de la actual normativa CTE DB HS3, en cuanto a Salubridad y calidad del aire interior.
En los Edificios de Consumo Casi Nulo, como en este caso, gracias al correcto diseño y construcción de la vivienda, hacen que la vivienda sea prácticamente estanca a los movimientos de energía entre el interior y el exterior del edifico, por ello las cargas necesarias para calefacción y climatización son extremadamente bajas. En este tipo de viviendas donde la estanqueidad al aire es tan importante el control sobre de la ventilación es necesario. El Sistema de Ventilación diseñado y dimensionado para mantener la calidad del aire interior es suficiente para dar respuesta paralelamente a la calidad del aire interior y las necesidades de calefacción y refrigeración.
El 80% de la energía necesaria para el sistema de climatización y ventilación de la vivienda se obtiene de un sistema de energía solar fotovoltaica.
Para finalizar, comentar que en futuros estudios y proyectos se plantea el desarrollo de sistemas constructivos inspirados en requisitos EECCN pero adaptados a un clima más templado como es el caso de España. En este caso, al contrario de lo que ocurre en países nórdicos, el sistema de refrescamiento de la vivienda, desarrollado en este trabajo, es esencial como sistema activo que nos permita obtener la refrigeración necesaria durante los meses de verano.
Referencias
- Código Técnico de la Edificación, en su Documento Básico de Salubridad, apartado HS3. Calidad del aire interior, Marzo 2006. España.
- Parlamento Europeo, 2010, DIRECTIVA 2010/31/UE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 19 mayo de 2010 relativa a la eficiencia energética de los edificios (refundición), Bruselas, Bélgica.
- Feist W., Requeriments for a quality-approved Passive House, Passivhaus Institut, Darmstadt, Alemania.
- UNE 171330, sobre Calidad Ambiental en Interiores