El Instituto Tecnológico de la Energía (ITE) ha puestoen marcha un proyecto para lograr la eficienciaenergética en la edificación. El proyecto se basa entres grandes líneas de actuación: reducción deconsumos, integración de energías renovables ysistemas de control inteligentes que optimicen elfuncionamiento de todas las instalaciones para que eldiferencial entre energía consumida y generada seaigual a cero.

MORENA MORANTE FOTO: CABALLERO

I+D+i Vivienda)

Enero 2012

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EL INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA ENERGÍA DESARROLLA UNPROYECTO DE BALANCE ENERGÉTICO CERO PARA EDIFICIOS

Este proyecto, cofinan-ciado por el Institutode la Pequeña y Me-diana Industria de laGeneralitat Valencia-

na (Impiva), a través del Fon-do Europeo de Desarrollo Re-gional (Feder), se inscribe den-tro del programa de I+D paraInstitutos Tecnológicos y tie-ne como gran objetivo conse-guir un balance energético ce-ro, lo que significa que el edi-ficio produciría la mismacantidad de energía que con-

sume.De este modo, los edificios

contribuirían a la sostenibili-dad de las ciudades y es que,actualmente, el sector de laedificación es responsable decerca del 40% de las emisionesde CO2 a nivel mundial.Para alcanzar el objetivo de

equilibrar el balance energéti-co en el edificio, el ITE ha des-arrollado y analizado una se-rie de medidas que puedenaplicarse tanto a edificios denueva construcción como a

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los ya existentes. Su desarro-llo ha sido posible no solo gra-cias a la combinación de dife-rentes disciplinas, sino tam-bién a la fusión de distintosmétodos de trabajo.Las puntos clave del pro-

yecto del ITE se basan, en pri-mer lugar, en la mejora de laeficiencia energética y la dis-minución de consumos; en se-gundo, en el fomento de uso eintegración viable de energíasrenovables y sistemas de al-macenamiento, y por último,en la óptima gestión automa-tizada de recursos y funcio-nalidades mediante el diseñode nuevos sistemas de controllocales que sean dirigidos porun único gestor artificial cen-tralizado e inteligente, quepermite optimizar el funcio-namiento de las instalacionesde consumo y generación pa-ra equilibrar el balance ener-gético de los edificios tercia-rios.En este proyecto se desarro-

llan, además, los trabajos ne-cesarios para obtener la justi-ficación técnica y económicade la viabilidad de la rehabili-tación energética de los edi-ficios del sector terciario y lapromoción de nuevos diseños,tecnologías y estrategias decontrol inteligentes para losmismos. Esta rehabilitaciónenergética de los edificios per-mite ajustar el consumo deenergía a la generación en losmismos, consiguiendo que elcoste energético global seapróximo a cero.Por lo tanto, los trabajos

desarrollados en el proyectoEBEC (Edificio de BalanceEnergético Cero) permitenmejorar la calificación ener-gética del parque de edificiosexistente asegurando sus fun-cionalidades y confort, ade-más de identificar las accionesnecesarias para la consecuciónde edificios de balance ener-gético cero.Los resultados obtenidos a

partir de las investigacionesrealizadas en la ejecución delproyecto EBEC se validan enun edificio real del sector ter-ciario, la misma sede del edifi-

� Esquema para la optimización de consumos de climatización mediante gestión global inteligente en un edificio.

Fuen

teIT

E

cio ITE. Esta validación per-mite justificar la extrapolaciónde los resultados obtenidos enel proyecto a otros edificios delsector. En este aspecto, cabedestacar la obtención ya deprototipos reales y el carácterno estrictamente teórico, sinotambién práctico del proyecto.Entre los pequeños cambios

que mejoran notablemente lafactura energética de la edifi-cación, cabe mencionar que lasustitución de las luminariastradicionales por lámparas ledpuede conllevar ahorros a par-tir del 40%. También la colo-cación de persianas que dejenpasar la luz, pero no el calorlogra reducir la temperaturainterna del edificio y por tan-to el consumo derivado de laclimatización. Y es que el 60%del consumo de los edificiossuele deberse a climatizacióny agua caliente sanitaria, y ca-si otro 28% a la iluminación.

Metodología

La metodología de traba-jo del proyecto EBEC co-mienza con la realización deun diagnóstico energéticocompleto del edificio, identi-ficando los puntos de mejora,además de la definición de unprotocolo de medidas quepermiten cuantificar el aho-rro energético.A partir de los primeros re-

sultados obtenidos, el proyec-to se centra en el diseño con-creto de un centro de controlglobal para edificios, desde elnivel de campo al nivel de in-formación y decisión, que eneste caso se adentra en el in-cipiente uso de técnicas artifi-ciales inteligentes de optimi-zación de criterios de acciónpara minimización del costeenergético. El trabajo inclu-ye el desarrollo de un sistemade centralización de datos,monitorización y visualiza-ción de consumos y genera-

ción de energía, así como laoptimización del control delas instalaciones y un com-pleto diseño integrado de au-tomatización para instalacio-nes de generación y gestióndel consumo.Además de todos los nive-

les, se pretende desarrollar afuturo un sistema de controlinteligente basado en modelosdinámicos y predicción de es-cenarios, que permita generarlas acciones adecuadas paragestionar todos los procesosAsimismo, se han diseñado

y se están mejorando sensoresinalámbricos destinados a me-dir todas las variables energé-ticas, ambientales y de confortde los edificios. Con estos dis-positivos se obtienen datos en-focados a la realización de es-tudios, proponer mejoras y ve-rificar los ahorros. A la vez, sele muestra al usuario el con-sumo que está realizando y loscostes que su comportamien-to supone en el edificio, con-

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cienciando así sobre su uso.En un futuro próximo se es-

pera gestionar todos los siste-mas de forma conjunta des-de un centro de control ener-gético, tratando el edificio ylos sistemas que lo componencomo un todo.Partiendo de los datos re-

cogidos del edificio tambiénes posible estimar qué canti-dad de energía necesita el edi-ficio para desempeñar sus ac-tividades habituales y cómopodría cubrirse ésta con ins-talaciones de energías reno-vables.Estas directrices han podido

ser evaluadas de primera ma-no por los técnicos de ITE, yaque se han implementado enlas instalaciones del propio Ins-tituto que ha actuado como pi-loto. De este modo se ha com-probado que la introducción deestas medidas supone una dis-minución de los consumos y elaumento de la eficiencia ener-gética, sin por ello disminuir lafuncionalidad o el confort.

Optimizar la climatización

Una parte muy importantede la mejora de la eficienciaenergética del edificio es la op-timización de la climatización.El edificio del ITE dispone,desde su construcción en elaño 1989, de un sistema de cli-matización centralizado porconductos con bomba de ca-lor.El referido sistema cuenta

con un total de diez zonas declimatización, que son ali-mentadas por climatizadoresindependientes. La regulaciónde temperatura de cada zonadel edificio se realiza midien-do los grados en cada áreaconcreta y, conforme a los da-tos de temperatura registra-dos, se regula la apertura delas válvulas que realizan elaporte de agua fría/caliente acada uno de los climatizado-res correspondientes.Desde su diseño inicial, la

distribución física de las es-tancias ha sufrido diversasmodificaciones. Por otra par-te, también algunos compo-nentes del sistema han sufri-do algún tipo de deterioro,produciendo mal funciona-miento de sensores o fallo me-cánico en válvulas. Todo ellohizo aconsejable la adopciónde nuevas medidas de rehabi-litación y optimización del sis-tema, que se basaron princi-palmente en el diseño y sus-titución del cuadro eléctricode control; la sustitución, reu-bicación y ampliación de la“sensorización”del sistema, yla optimización de las técni-cas de regulación.Una vez estudiado el fun-

cionamiento y conexioneseléctricas del cuadro de con-trol, se procedió también aelaborar nuevos planos eléc-tricos con la herramientaEplan, incorporando las se-ñales analógicas de los nuevossensores y sustituyendo el apa-

rato eléctrico y el nuevo dis-positivo controlador (autó-mata CJ1M de Omron), en elque se implementaron las nue-vas funciones de regulación ycontrol del sistema, así comola adquisición y almacena-miento local de las variablesambientales.Anteriormente el control era

automático por programaciónhoraria y las consignas se fija-ban en unos dispositivos regu-ladores (uno por cada zona) através de un selector manualanalógico. El funcionamientomanual se efectuaba a travésde selectores manuales, por loque se debía acceder al cuadropara realizar funciones de ajus-te del sistema y de manteni-miento de los equipos. La se-lección del modo frío y calorera totalmente manual, efec-tuándose por el personal demantenimiento en los cambiosde estación.Con el nuevo sistema, la

configuración de las consig-nas de temperatura, así comola programación horaria y losparámetros de control son in-troducidos en una pantallatáctil HMI (Human MachineInterface) ubicada en el cua-dro, que incorpora más fun-ciones de configuración delsistema, tanto de fecha comode hora de encendido/apaga-do y evita el acceso a las zo-nas del cuadro con tensión.Además de los modos de

funcionamiento tradiciona-les (manual y automático), se

ha incorporado el modo defuncionamiento inteligente,que permite la toma de deci-siones desde una aplicaciónScada (Supervisory Controland Data Adquisition) remo-ta y forma parte del Centrode Control.

Aplicaciones Inteligentes

En este nivel se encuentranlas aplicaciones software en-cargadas de la supervisión,control y adquisición de datosde los sistemas del edificio.Hay una aplicación Scada oaplicación inteligente por ca-da proceso o funcionalidaddel edificio.Su objetivo dentro del Cen-

tro de Control es el de facili-tar una mayor Concienciacióndel usuario sobre sus consu-mos energéticos; favorecer lainteracción de los sistemas conlos usuarios, y la optimizacióndel consumo de las instala-ciones mediante un controlmás eficaz de los sistemas con-sumidores.Gracias a todas estas apli-

caciones se pueden visualizarde forma continua todos losdatos de proceso, así como lasvariables ambientales, el con-sumo energético y calidad desuministro de las diferentesinstalaciones de consumo almomento. El usuario percibeal instante el consumo y cos-tes que están ocasionando susactividades en el edificio y tie-ne también acceso al historialde datos de consumo. De estaforma se pueden detectar ycorregir actividades poco efi-cientes de los usuarios y pro-blemas de funcionamiento enequipos. Asimismo, medianteel análisis de estos datos pue-den obtenerse las tendenciasde la demanda en función dela evolución de parámetroscomo la temperatura, hume-dad, horario, periodo esta-cional, etc.

Marco legal comunitario

El proyecto EBEC (Edifi-cios de Balance EnergéticoCero) recoge, en definitiva,

� Adecuación de consumos a la energía generada.

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tanto la necesidad social, me-dioambiental y económica demejora del estado energéticode los edificios, como la exi-gencia en normativa existen-te en el sector en relación a lareducción, control y gestióneficiente de la energía.La reducción del consumo

de energía en este ámbitoconstituye una prioridad en elmarco de los objetivos «20-20-20» en materia de eficienciaenergética. La Directiva2010/31/UE del ParlamentoEuropeo y del Consejo de 19de mayo de 2010, relativa a laeficiencia energética de los edi-ficios se inscribe en esta vo-luntad, proponiendo directri-ces para los Estados miembrosen relación con la eficienciaenergética de los edificios.Se define en esta directiva

la eficiencia energética comola cantidad de energía calcu-lada o medida que se necesi-ta para satisfacer la deman-da de energía asociada a unuso normal del edificio, queincluirá, entre otras cosas, laenergía consumida en la ca-lefacción, la refrigeración, laventilación, el calentamiento

La gestión centralizadainteligente de edificios busca lamáxima eficiencia energética sindisminuir el confort

(

del agua y la iluminación.Los Estados miembros de

la UE tienen la obligación deadoptar, a nivel nacional oregional, una metodología decálculo y de mejora de la efi-ciencia energética de los edi-ficios que debe tener en cuen-ta determinados elementoscomo las características tér-micas del edificio (capacidadtérmica, aislamiento, etc.); lainstalación de calefacción yde agua caliente; las instala-ciones de aire acondiciona-do; la instalación de ilumi-nación incorporada y lascondiciones ambientales in-teriores.Además, deben asegurar

que, como muy tarde el 31 dediciembre de 2020, todos losedificios nuevos sean al menos

edificios de consumo de ener-gía próxima al balance cero, yque después del 31 de diciem-bre de 2018, los organismospúblicos que ocupen y poseanun edificio nuevo garanticenque el edificio es un edificio debalance energético cero.A este marco normativo

centrado en la mejora del es-tado energético de los edifi-cios, se le suma un contextomundial de crisis económicay elevadas volatilidades deprecios de materias primas enel que España es particular-mente vulnerable, ya que tie-ne que importar cerca del 80%de su energía primaria.Por lo tanto es obvia la ne-

cesidad de desarrollar pro-yectos en la línea de reducir elconsumo de energía en todos

los ámbitos, y en especial enlos edificios, ya que el mixenergético que los abastece es-tá basado fundamentalmenteen fuentes combustibles deorigen fósil, que no sólo nopermiten eliminar la depen-dencia energética, sino queademás producen elevadasemisiones de gases de efectoinvernadero.Actualmente existen en el

mercado diferentes tecnolo-gías que contribuyen a redu-cir el consumo de diferentesinstalaciones dentro de los edi-ficios terciarios. Estas tecno-logías por separado aportanuna reducción considerable,pero no son suficientes por sísolas para alcanzar el balanceenergético cero. Es necesarioentonces, combinar el mayornúmero de tecnologías posi-bles. Esa es una de las grandesapuestas del proyecto EBEC,desarrollado como parte delas líneas de investigación ydesarrollo de mejora de la efi-ciencia energética de los edifi-cios de nueva construcción yexistentes del sector terciarioen la que viene trabajando elITE desde 2009. �