PSE -ARFRISOL PROYECTO SINGULAR ESTRATÉGICO DE I+D SOBRE ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA Y FRÍO SOLAR

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1 PSE -ARFRISOL PROYECTO SINGULAR ESTRATÉGICO DE I+D SOBRE ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA Y FRÍO SOLAR Dossier

2 PROYECTO SINGULAR ESTRATÉGICO DE I+D SOBRE ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA Y FRÍO SOLAR PSE-ARFRISOL OBJETIVO GENERAL DEL PSE ARFRISOL El principal objetivo del Proyecto Singular Estratégico ARFRISOL es la adecuación de la arquitectura bioclimática y de la energía solar en edificios públicos simbólicos para el acondicionamiento térmico, calefacción y refrigeración. La investigación está enfocada al ahorro del 80 al 90% de la energía convencional, reduciendo considerablemente las emisiones de CO 2 a la atmósfera. En definitiva se busca que cada construcción utilice de un 10 a un 20% de energía convencional, gracias al diseño arquitectónico y a sistemas solares y de biomasa que dotarán a cada contenedor-demostrador de investigación (C-DdI, así se denomina a cada edificio) de las mejores condiciones de eficiencia energética. Cada C-DdI sirve como laboratorio para investigar al detalle los pormenores científicos y tecnológicos aplicados a la energía solar en la edificación con objeto de desarrollar y comprobar técnicas pasivas de calefacción, refrigeración e iluminación; además, se investigará en sistemas solares activos de fabricación española, (captadores térmicos, módulos fotovoltaicos, máquinas de absorción, etc.), para obtener equipos más competitivos y avanzados que los ya probados con anterioridad por las empresas participantes. Igualmente, se realizará el estudio sistemático de la calidad del aire (concentraciones de CO2 y la carga microbiana -saprófitos o patógenos-, etc.), existente en los cinco edificios propuestos con objeto de llegar a desarrollar una metodología para el tratamiento y purificación del aire interior.

3 Finalmente, se dedicará un especial esfuerzo a la difusión de todos los resultados obtenidos, dirigida a los diferentes colectivos y niveles, tanto educativos como sociales, para intentar modificar la mentalidad de la sociedad, en cuanto al uso más racional de la energía y, en concreto, a la aplicación de la energía solar en el sector de la edificación. Este objetivo general se concreta con la investigación en el PSE enfocada a: Conseguir ahorrar energía y hacer un uso racional de la que se utilice en cinco climas diferentes. Definir modelos de integración de estrategias de energía solar (pasivas y activas) para calefacción y refrigeración, con parámetros que incluyan aspectos tales como: zonas climáticas, tipologías, materiales, sistemas, etc. Demostrar a los distintos actores implicados en el sector de la edificación (arquitectos, ingenieros, promotores y constructores) y a la sociedad en general, que este tipo de edificaciones funcionan; así como su uso en inmuebles residenciales y no residenciales (terciario). Formar a los profesionales, desarrollando el material formativo oportuno y con la transferencia tecnológica necesaria, a partir de la obtención de datos y experiencias reales que servirán de base para elaborar el material educativo. Optimizar los elementos y sistemas utilizados (diseño de la edificación, modelos, sistemas solares térmicos y fotovoltaicos, sistemas de absorción para frío solar, sistemas de intercambio energético con el terreno, etc.), mejorando los que existen o desarrollando otros nuevos para colocar equipos comerciales en el mercado considerando los aspectos energéticos, medioambientales, económicos, tecnológicos y sociales, entre otros. Las consideraciones a tener en cuenta deberán ser: dinámicas, económicas, técnicas, cuantificables, realizables e industrializables, para poder analizar la posible exportación y globalización al sector de la vivienda.

4 ORGANIZACIÓN DEL PSE-ARFRISOL Para conseguir estos objetivos parciales, el proyecto se planifica en once subproyectos relacionados entre sí y, en ocasiones, simultáneos: SUBPROYECTO 1: Trabajos previos a la construcción de los C-DdI. Investigaciones para optimizar la construcción de los contenedoresdemostradores de investigación. SUBPROYECTO 2: El C-DdI de la Universidad de Almería (UAL). La necesidad de construir y analizar este C-DdI es debida a que esta situado al borde del mar y muy cerca de la ciudad y del aeropuerto, con clima mediterráneo (zona templada y húmeda). SUBPROYECTO 3: El C-DdIdel CIEMAT (ED70). La necesidad de construir y analizar este C-DdI es consecuencia de su situación en la Ciudad Universitaria de Madrid, con clima continental, caluroso en verano y frió en invierno con gradiente térmico día-noche, lo que supone un consumo de energía convencional alta para calefacción y refrigeración. SUBPROYECTO 4: El C-DdI de la Plataforma Solar de Almería (PSA). La necesidad de construir y analizar este C-DdI es consecuencia de su situación en pleno desierto de Tabernas, con un microclima predesértico diferente al resto de la provincia, con inviernos más fríos y veranos con altas temperaturas durante el día y bajas por la noche. SUBPROYECTO 5: El C-DdIde la Fundación Barredo en San Pedro de Anes, Siero (Asturias). La necesidad de construir y analizar este C-DdI es consecuencia de su situación en la Cornisa Cantábrica española, alto índice pluviométrico e inviernos y veranos suaves con diferencias térmicas entre día y noche poco acusadas. SUBPROYECTO 6: El C-DdI del CEDER (Soria). La necesidad de construir y analizar este C-DdI es consecuencia de tener un clima continental extremo: frió en invierno y templado en verano. SUBPROYECTO 7: Evaluación energética. Estudio y evaluación energética de los cinco C-DdI para comprobar su funcionamiento global en condiciones reales de uso durante, como mínimo, un año; así como el de los diferentes sistemas específicos construidos en cada uno de los mismos. Además se analizará la calidad del aire interior que contiene cada uno de ellos.

5 SUBPROYECTO 8: I+D de sistemas. Profundizar en toda la I+D desarrollada en las diferentes tecnologías consideradas en los subproyectos anteriores, tanto desde una perspectiva de investigación básica, aplicada y de innovación, como de estudios precomerciales de los prototipos experimentales existentes. SUBPROYECTO 9: Difusión. Elaboración de los documentos oportunos con los resultados de todos los trabajos de I+D+i llevados a cabo en este (PSE-ARFRISOL) y dirigidos a todos los estamentos, niveles de conocimiento (docentes), sectores y agentes sociales implicados en este amplio campo de actividad, para su uso en la edificación y la energía en el acondicionamiento térmico para cambiar mentalidad. SUBPROYECTO 10: Puesta a punto, Operación, Mantenimiento, Mejora y Optimización de las instalaciones solares pasivas y activas para climatización de los cinco C-DdI, optimizando el uso racional de la energía, así como salvaguardando la vida útil y la seguridad de las instalaciones, contribuyendo a la protección del medio ambiente. SUBPROYECTO 11: Análisis de los Factores Humanos y Sociales en Edificios Sostenibles a partir de los cinco C-DdI desarrollados en el PSE-ARFRISOL. Por un lado tendrá en cuenta un estudio psicosocial de los usos, percepciones y niveles de satisfacción de los usuarios de los cinco C-DdI y en segundo lugar, explorar las percepciones de los ciudadanos y los actores económicos sobre la edificación bioclimática así como ensayar experiencias de participación de esos agentes y de los usuarios en el diseño y desarrollo de los proyectos de edificación.

6 RESULTADOS PREVISTOS Cinco edificios (C-DdI) de oficinas singulares en cuanto a diseño, instalaciones y resultados energéticos cuantificados en condiciones reales de uso. Edificios de oficinas eficientes energéticamente con un consumo entre un 80% y un 90% menos que los actuales, medido, analizado y cuantificado. Instalaciones y equipos solares: captadores, módulos fotovoltaicos y bombas de absorción, estudiados y optimizados para el uso racional de la energía puestas en el mercado. Módulos educativos elaborados por profesores apropiados y validados por muestreo en centros educativos elegidos. Documentos elaborados para incidir en el cambio de mentalidad a los diferentes sectores de la sociedad. RESULTADO FINAL ESPERADO Cambiar la mentalidad de los usuarios para conseguir ahorrar energía en el acondicionamiento térmico: calefacción y refrigeración en cualquier tipología de edificios, no exclusivamente de oficinas.

7 Datos generales de ARFRISOL El PSE-ARFRISOL se desarrolla mediante un Consorcio, firmado el quince de diciembre de 2005, en el que participan catorce Instituciones: ACCIONA, ATERSA, CIEMAT, CLIMATEWELL DRAGADOS, DRACE, FCC, Fundación Barredo, GAMESA, ISOFOTON, OHL, UNISOLAR, Universidad de Almería, Universidad de Oviedo y, como subcontratada, para el apartado docente, la Real Sociedad Española de Física; siendo la Coordinadora General del PSE- ARFRISOL la Dra. Maria del Rosario Heras Celemín, Jefa de la Unidad de Investigación de Eficiencia Energética en Edificación del CIEMAT. El PSE-ARFRISOL, Referencia PS , es un Proyecto científicotecnológico singular de carácter estratégico aceptado por el Plan Nacional de I+D+I y , cofinanciado con Fondos FEDER y subvencionado en el momento de su creación por el Ministerio de Educación y Ciencia, y en la actualidad por el Ministerio de Ciencia e Innovación. Más información: Unidad de Comunicación y RRPP CIEMAT Avda. Complutense, Madrid Tfno.: Fax: b.bermejo@ciemat.es

8 C-DdI Ed-70 del CIEMAT-Madrid Subproyecto 3 FICHA TÉCNICA Arquitecto: Juan Carlos Gutierrez García Arquitectos técnicos: José Luis Mendoza Meléndez ( ) Jesús Sebastián Alfaro Ingeniero técnico: Jesús Antonio Díaz García Empresas del PSE-ARFRISOL que han participado en este C-DdI: Obrascon Huarte Lain, S.A. (OHL), GAMESA Solar (hoy Grupo 9REN), Grupo UNISOLAR, ISOFOTON y CIEMAT. Orientación del C-DdI: La orientación principal del C-DdIes Sur-Norte Características generales: El C-DdI se levanta sobre planta rectangular, es ampliación de un edificio existente con la misma forma y dimensiones, y se distribuye en tres niveles más sótano, dedicándose el primero de ellos a oficinas y los dos restantes a laboratorios de biomedicina; en el sótano se ubican zonas de instalaciones generales y servicios de los laboratorios. La estructura se formaliza con pórticos de hormigón armado y forjados aligerados del mismo material. La distribución interior esta constituida por elementos modulares melaminados en laboratorios y por mamparas de vidrio en oficinas. Características específicas: Fachadas ventiladas compuestas por pared de ladrillo de ½ pié de espesor al interior, aislamiento exterior de lana de roca de diferentes espesores en función de la orientación y piel exterior de placa cerámica. Cubierta invertida transitable formada por capa separadora de fieltro sintético geotextil, una membrana impermeabilizante y terminación con un pavimento aislante y drenante a base de losa Filtrón. Pérgola metálica formada por estructura extérea con doble función de sombreamiento de cubierta y de soporte del campo solar térmico.

9 Estrategias utilizadas en este C-DdI Las estrategias bioclimáticas, diferenciando las pasivas (basadas exclusivamente en el diseño) y las activas, más reseñables son las siguientes: Pasivas: Aprovechamiento de la inercia térmica. Ganancia directa a través de huecos acristalados. Ganancia indirecta a través de opacos. Acristalamiento selectivo por plantas y orientaciones Diferentes espesores de aislamiento según orientación Fachadas ventiladas. Control solar en ventanas mediante parasoles que sirven, a su vez, de soporte del sistema solar fotovoltaico Pérgola metálica, con doble función: sombreamiento de cubierta y soporte del campo solar térmico. Activas: Campo solar térmico con 180 m² de superficie. Campo solar fotovoltaico con potencia instalada de 5,7 kw. Frío solar mediante sistema de absorción. 4 máquinas de absorción de 40-80kw Sistema de recuperación de calor de las plantas de laboratorios Climatización por inductores Sistema de regulación de iluminación en función de la luz natural