CONFERENCIA INTERNACIONAL EDIFICIOS DE CONSUMO ENERGÉTICO CASI NULO: DE LA INVESTIGACIÓN A LA CONSTRUCCIÓN REAL

Transcripción

1 CONFERENCIA INTERNACIONAL EDIFICIOS DE CONSUMO ENERGÉTICO CASI NULO: DE LA INVESTIGACIÓN A LA CONSTRUCCIÓN REAL

2 1.- Diseño Las bases - Los 3 edificios poseen un marcado propósito de incorporar en ellos técnicas constructivas y medios de producción, que consigan un elevado índice de eficiencia energética. - Están localizados en el entorno del P.A.U. del Ensanche de Vallecas, paralelos a la M-45 y situados frente al recinto del centro comercial La Gavia. - Tienen una arquitectura idéntica y están formados por planta baja y 5 alturas, junto con 3 sótanos de aparcamiento, así como una cubierta donde se encuentran las salas de instalaciones y los equipos de distribución. - El objetivo de estos se ha realizado pensando que uno de ellos constituya un edificio ajustando su diseño y elementos de producción a las exigencias básicas del CTE. - Los otros dos, tomarán este como base, incorporando distintas técnicas de mejora en los medios de producción, con el fin de aumentar la eficiencia energética y comparando los resultados con el anterior, así como entre ellos mismos. - Todos los edificios cuentan con un sistema de monitorización que registrará los datos energéticos para poder estudiar y comparar los resultados obtenidos.

3 EDIFICIOS DE OFICINAS DEL GRUPO ORTIZ EN EL P.A.U. DE VALLECAS 1.- Diseño La orientación - La orientación de las parcelas hace que el eje de los edificios se encuentre desviados 33º de la dirección N-S, lo que a efectos del CTE se puede considerar que las fachadas tienen orientación Norte, las otras Sureste y Suroeste.

4 1.- Diseño La orientación - Para el diseño inicial del edificio, se utilizó la idea del estudio de Arquitectura y Proyectos GOP, utilizando diversas fuentes de datos. - Estos datos aportaron conclusiones conocidas y típicas del clima de Madrid, de las que se reflejan a continuación las más importantes. - Se trata de un clima seco, siendo frío en invierno y caluroso en verano. - Alcanza la zona máxima de Calor Seco en julio, con temperatura de 34 ºC. - Se trata de un clima continental, con importantes variaciones de temperatura entre el día y la noche. - Presenta gran inestabilidad climática en primavera y otoño, pero de corta duración. - Importante aportación de energía por radiación solar. - Clima apropiado para el uso de las técnicas de enfriamiento gratuito.

5 COSTILLAS ESTRUCTURALES Y VIDRIOS

6 EDIFICIOS DE OFICINAS DEL GRUPO ORTIZ EN EL P.A.U. DE VALLECAS 1.- Diseño La orientación - La envolvente es una sucesión de grandes pórticos de hormigón que conforman la imagen de un prisma de vidrio, albergando en su interior los diferentes usos que requiere el programa funcional. - Los pórticos cumplen la misión de proporcionar un control selectivo de la radiación solar : * Amortiguan los efectos negativos del sol en verano. * Eliminan algunos deslumbramientos, al conformar parte de la estructura del edificio.

7 1.- Diseño La orientación - LAS COSTILLAS ESTRUCTURALES Y ORNAMENTALES - Constituyen un gran sistema inercial, evitando parte de las ganancias de calor por transmisión. - La gran masa de hormigón de estas, acumula parte de la radiación, que es devuelta al ambiente cuando el sol no incide sobre ellas, impidiendo la transmisión al interior. - Protegen de la radiación solar directa al interior, produciendo paulatinas sombras - Proyectan la luz hacia el interior, con una gran luminosidad y ahorro energético

8 - Se prolongan a la cubierta, conformando de nuevo, una protección adicional para la última planta ante la radiación solar, ya que ofrece una zona sombreada durante gran parte del día. ACTUACION VEGETAL EN TERRAZA DE CUBIERTA

9 VISTA DE LOS PORTICOS Y COSTILLAS ESTRUCTURALES

10 VISTA AEREA EDIFICIO 2.91

11 1.- Diseño La envolvente y las necesidades - El edificio resultante, presenta por la aplicación del CTE, una gran superficie expuesta a orientación Norte. - Esto exige vidrios de altas prestaciones en términos de aislamiento térmico. - La colocación de vidrios tintados para proteger de la radiación en verano, penalizaba el consumo de calefacción y de iluminación. - Por ello se han incorporado vidrios transparentes para todas las fachadas, siendo la mejor solución para verano e invierno. 2.- Ocupación y ventilación - La ocupación prevista en los edificios y la calidad del aire comprometida con los mismos, obligan a un caudal de renovación, que oscila entre m 3 /h m 3 /h.

12 2.- Diseño Las estrategias pasivas y activas - Observando la orientación del edificio y el estudio de los esquemas y diagramas que se observarán a continuación, nos permite comprobar que Madrid ofrece una buena posibilidad de emplear estrategias pasivas y activas, muy eficientes y económicas, tanto para calefacción, como para refrigeración, así pues: En la construcción - Aumento del índice de sombreamiento. - Mejora de los acristalamientos. - Aplicación de sistemas inerciales En los sistemas - Técnicas de enfriamiento evaporativo. - Free - cooling - Ventilación forzada nocturna.

13 Las distintas gráficas, permiten comparar la evolución del diseño, según las medidas incorporadas Diferencia en la escala temporal Edificio de referencia del CTE Edificio de inicial de proyecto Con la incorporación de protecciones solares Con la mejora en los acristalamientos

14 2.- Diseño La estrategias activas - Definido el edificio y con las medidas correctoras pasivas, las soluciones activas incorporadas y las energías renovables o de eficiencia energética, son las siguientes: ILUMINACION - Sistema de regulación de la intensidad lumínica en las pantallas próximas a las ventanas, en cumplimiento del HE-3 del CTE - Sensores de luz exterior en todas las pantallas, del edificio PROTECCION DEL MEDIO AMBIENTE -Detectores de presencia en aseos y zonas comunes. - Pulsadores de luz en Garajes y zonas similares. - Puntos de recogida y reciclado de papel, envases, pilas en plantas y accesos - Centralización de impresoras en puestos localizados de plantas. - Acceso codificado a recogida de documentos

15 3.- Los sistemas. Medios de producción y energías renovables INTERCAMBIADOR GEOTERMICO TIERRA AIRE -Bajo el tercer sótano a 18 mts bajo rasante en dos de los edificios. - Consta de 65 tubos de 315 m.m., con una longitud total de 900 mts. - Las temperaturas de uso oscilan entre los 10 y 22 ºC. - La potencia máxima estimada es de 45 Kw. - 8 sondas embutidas en el terreno, controlan el funcionamiento de las compuertas de los climatizadores, en función de la temperatura del terreno y la exterior. - El ahorro estimado es de 21 Mwh en invierno y 41 Mwh en verano. - El caudal de aire coincide con el de renovación del edificio. - El sistema de control y regulación de los edificios, logra que el terreno funcione alternativamente a lo largo del año como fuente o sumidero energético.

16 3.- Los sistemas. Medios de producción y energías renovables GEOTERMIA

17 3.- Los sistemas. Medios de producción y energías renovables GEOTERMIA - ESQUEMA DEL INTERCAMBIADOR GEOTERMICO TIERRA AIRE

18 3.-Los sistemas. Medios de producción y energías renovables GEOTERMIA SOPORTE DE TUBOS

19 3.- Los sistemas. Medidas de eficiencia energética - FREE-COOLING Y RECUPERACION ADIABATICA EN CLIMATIZADORES - Los climatizadores están provistos de compuertas que hacen posible el uso del free-cooling para el ahorro de energía. - El aire extraído se enfría mediante la aportación de humedad, permitiendo obtener una mayor capacidad de recuperación de energía con el aire de admisión. - Un conjunto de sondas de temperatura y humedad, junto con el sistema de regulación, controla la apertura o cierre de las compuertas, para permitir estos objetivos. - La energía ahorrada supera los 125 Mwh/ año

20 3.- Los sistemas. Medidas de eficiencia energética Ventilación forzada nocturna - Las cargas internas aportan una energía que se acumula en los muebles y paramentos, cuando el edificio detiene su actividad fuera del horario habitual. - Esta energía residual puede eliminarse por métodos de reducido consumo energético, barriendo y renovando el aire interior durante las horas nocturnas. - Esta situación se da en Madrid, en más del 25% del número total de horas anuales. - De nuevo el conjunto de sondas de temperatura y el sistema de regulación, controlan la apertura o cierre de las compuertas y permite el funcionamiento de los climatizadores - Puede llegar a ahorrarse hasta el 8% de las cargas internas, 24 Mwh.

21 3.- Los sistemas. Medidas de eficiencia energética - UTILIZACION DEL AGUA DE TORRE PARA ENFRIAMIENTO DIRECTO - El RITE hace posible el uso del agua de las torres de refrigeración, para utilizarla directamente en fan-coils o climatizadores, como fuente de agua fría. - En ciertas épocas climáticas, la torre es capaz de enfriar el agua hasta su posible utilización, con temperaturas inferiores a 14 ºC. - En Febrero y Marzo, se han logrado 12,5 ºC, suponiendo un ahorro de 12 Mwh. - En Madrid, esta medida puede superar casi el 19 % de las horas de refrigeración. - De nuevo un conjunto de sondas de temperatura y humedad, junto con el sistema de regulación controla la apertura o cierre de las válvulas del circuito de agua fría y de torre para permitir el funcionamiento del sistema. - La energía ahorrada por este medio puede superar los 20 Mwh anuales. - El ahorro total de las medidas aplicadas en el edificio puede estimarse entre el 25 y el 29%

22 4.- Los equipos de producción Edificio Como sistemas de producción principal, el edificio necesita otros que tengan la capacidad de aportar calor o frío, tanto para calefacción, como para refrigeración a los equipos terminales. - El edificio va provisto de sistemas VRV bomba de calor divididos en 20 sectores, uno por cada oficina en los que se divide el edificio, puesto que se trata de un edificio multiusuario. - Junto a estos se ha instalado una bomba de calor aire-agua que alimenta a los climatizadores de aire primario, así como para la climatización del hall de recepción, por suelo radiante. - El calentamiento del ACS, se realiza por medio de paneles solares térmicos y el sistema de recuperación de la bomba de calor. - Las instalaciones se completan con el montaje de paneles solares fotovoltaicos con una potencia instalada de 12 Kwp. - Se trata de un edificio que cumple estrictamente con las exigencias del CTE.

23 4.- Los equipos de producción Edificios mejorados ENFRIAMIENTO DE AGUA - Los otros dos edificios llevan enfriadoras de agua de compresión mecánica, condensadas por agua de torre provistas de compresor de tornillo de doble husillo, con COP superior a La potencia es progresiva y regulable del 10 al 100%. - Como complemento a las anteriores y medida de eficiencia energética, se incorporan además enfriadoras por ciclo de absorción de LiBr con agua. - El flujo caliente en ambas enfriadoras, es agua a 80 y 85 ºC, procedentes de fuentes de calor diferentes. - Uno de los edificios incorpora 2 equipos de 70 Kwr, mientras que el otro solo se instala 1 equipo de la misma potencia y produciendo ambos agua fría a 7ºC.

24 4.- Los equipos de producción Edificio 2.72 CALENTAMIENTO DE AGUA - La fuente convencional son calderas de condensación por gas natural - Utiliza además una instalación de paneles solares térmicos de alta eficiencia, que produce agua caliente y la acumula en depósitos de regulación. La producción del equipo de absorción se estima en 115 Mwh/año Se prevé una producción de los paneles solares superior a 250 Mwh/año - La energía solar no utilizada en el ciclo de absorción, se aprovecha para la producción de ACS, o para la calefacción cuando así sea posible. - La superficie de paneles es superior a 250 m 2.

25 4.- Los equipos de producción Edificio 2.91 CALENTAMIENTO DE AGUA - Utiliza dos microturbinas de cogeneración, con una potencia eléctrica de 65 Kwe cada una. - La energía no utilizada en el ciclo de absorción, se aprovecha para la producción de ACS, o calefacción cuando sea posible. La producción anual estimada es: - Energía agua fría absorción. 290 Mwh - Energía térmica cogeneración Mwh - Energía eléctrica producida Mwh - Energía de cogeneración para calefacción y ACS Mwh Horas de uso de la cogeneración estimadas 2.300

26 5.- Los sistemas de distribución La climatización de las plantas se realiza por medio de: - Uta s de tratamiento de aire con baterías de agua fría y caliente, en edificios 2.91 y 2.72, provistas de: * Recuperadores entálpicos y enfriamiento adiabático en extracción. * Prefiltros, filtros y filtros de carbón activo en impulsión. * Humectación por lanza de vapor. * Free-cooling y ventilación nocturna. * Aspiración del intercambiador geotérmico. -Fan-coils con 3 velocidades en el ventilador y sistema 4 tubos. - Termostato electrónico individual, por cada fan-coil. - Impulsión a suelo y distribución del aire por desplazamiento. -Cajas de volumen variable con regulación de caudal por diferencial de presión y sondas de temperatura en retorno.

27 CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS Y DE DISEÑO INCL. INCL. INCL. Edificación y Código Técnico de Edificación SI SI SI Estudio climático previo SI SI SI Consumos de energía del edificio de referencia y de los de proyecto SI SI SI Mejora de la protección solar a través de las costillas verticales SI SI SI Mejora de la protección solar por los parasoles horizontales en fachada sur SI SI SI Incremento del sombreamiento de la cubierta por las costillas superiores. SI SI SI Mejora de la inercia térmica interior por forjados de techo al aire NO (1) SI SI Mejora de los acristalamientos del muro cortina SI SI SI ENERGÍAS RENOVABLES, ALTERNATIVAS o SISTEMAS DE AHORRO ENERGETICO Paneles solares fotovoltaicos SI NO (4) NO (4) Intercambiador geotérmico tierra-aire NO (2) SI SI Paneles solares térmicos SI SI NO (6) Unidad enfriadora de agua con sistema de absorción cuyo foco de calor se alimenta por medio de: Paneles solares térmicos con de alto rendimiento NO (2) SI NO (7) La energía térmica de los gases de combustión de dos turbinas de microcogeneración NO (2) NO (5) Ventilación exterior o cruzada nocturna NO (2) SI SI Utilización de free-cooling en climatizadores SI SI SI Incorporación de recuperadores de energía en climatizadores SI SI SI Utilización de agua de torre para su uso en los fan-coils en las épocas templadas NO (3) SI SI Reducción de la intensidad de la luz artificial en función de la iluminación crepuscular SI SI SI Sistema de control y regulación universal SI SI SI Sistema de monitorización y seguimiento energético SI SI SI CLASIFICACION ENERGETICA CALENER B A A SI

28 6.- La monitorización.resultados - Los edificios están monitorizados para comprobar su comportamiento y eficiencia energética y poder hacer la comparación en la eficacia de los distintos sistemas incorporados. Se pueden controlar más de 175 señales REAL PONDERADO ESTIMADO enero-11 AÑO CALCULOS abril-11 ANUAL CONSUMO CALEFACCION Mwh CONSUMO ACS Mwh CONSUMO SUELO RADIANTE Mwh CONSUMO REFRIGERACION Mwh APORTACION AGUA DE TORRE A FAN-COILS CONSUMO CALEFACCION Kwh/m 2 49,27 80,73 106,55 CONSUMO REFRIGERACION Kwh/m 2 11,5 104,55 133,64

29 ALGUNOS DATOS MONITORIZADOS EDIFICIOS DE OFICINAS CLASE - A - DEL GRUPO ORTIZ EN MADRID DENOMINACION EQUIPO Energía térmica torres de refrigeración 2 uds 2 uds Uta zona derecha, agua fría SI SI Uta zona derecha, agua caliente SI SI Uta zona izquierda, agua fría SI SI Uta zona izquierda, agua caliente SI SI Uta central agua fría SI SI SI Uta central agua caliente SI SI SI Fan-coils zona izquierda, agua fría SI 5 Uds Fan-coils zona izquierda, agua caliente SI 5 Uds Fan-coils zona derecha, agua fría SI 5 Uds Fan-coils zona derecha, agua caliente SI 5 Uds Agua caliente turbina cogeneración 2 uds Energía eléctrica turbina de cogeneración 2 uds Consumo de gas turbina Común Consumo de gas caldera SI SI Equipo de absorción, agua fría SI SI Equipo de absorción, agua caliente SI SI Paneles solares térmicos, circuito primario SI Paneles solares térmicos, circuito secundario SI Paneles solares térmicos, circuito de acumulación SI Enfriadora mecánica, agua fría SI SI Enfriadora mecánica, agua condensación SI SI Bomba de calor agua fría SI Bomba de calor agua caliente SI Suelo radiante SI SI SI

30 VISTA GENERAL DE LA SALA DE PRODUCCION DE AGUA FRIA

31 VISTA GENERAL DE LA SALA DE PRODUCCION CON LOS EQUIPOS DE ABSORCION

32 VISTA GENERAL TURBINAS DE COGENERACION Y EQUIPOS DE BOMBEO AGUA CALIENTE

33 VISTA GENERAL DE LA SALA DE PRODUCCION DE AGUA CALIENTE

34 VISTA GENERAL DE LOS EQUIPOS DE BOMBEO

35 VISTA GENERAL DE LAS UTA s

36 VISTA EN DETALLE DE UNA UTA

37 EDIFICIOS DE OFICINAS DEL GRUPO ORTIZ EN EL P.A.U. DE VALLECAS Estos edificios constituyen una oportunidad única de comprobar el funcionamiento y comportamiento de los sistemas, así como el consumo y eficiencia energética de estos y el conjunto donde se ubican. A los que se han incorporado un número elevado de sistemas de producción distintos. Se están monitorizando y comparando datos de funcionamiento real, que nos servirán para la obtención de resultados interesantes, que nos ayudarán a comprobar si.. Estamos en el camino acertado para la sostenibilidad y dotar a los edificios para obtener un mayor ahorro y eficiencia energética.?

38 El grupo de empresa agradece personalmente su asistencia GRACIAS POR SU ATENCION. Ortiz Construcciones y Proyectos .- juanmanuel.ortega@grupoortiz.com