cero Hacia en edificios terciarios Proyecto Edificios de Balance Energético Cero (EBEC) TECNOLOGÍA

Transcripción

1 Edificios de Balance Energético Cero (EBEC) Hacia el balance cero energético en edificios terciarios Por Andrés Lluna Arriaga, Ignacio Benítez Sanchez, Inma Díaz Tarancón, Lydia Gómez González, Manuel López Gómez, del Instituto Tecnológico de la Energía (ITE) El proyecto `EBEC Hacia el balance energético cero en edificios terciarios, promovido por el Instituto Tecnológico de la Energía, recoge tanto la necesidad social, medioambiental y económica de mejora del estado energético de los edificios, como la exigencia en normativa existente en el sector en relación a la reducción, control y gestión eficiente de la energía Climaeficiencia - Enero 2012

2 PROYECTO En el trabajo realizado se describen cómo combinar diferentes disciplinas y métodos de trabajo para conseguir el objetivo de obtener Edificios de Balance Energético Cero (EBEC). Los tres pilares de actuación serán: la mejora de eficiencia energética y disminución de consumos, fomento de uso e integración viable de energías renovables y sistemas de almacenamiento y óptima gestión automatizada de recursos y funcionalidades mediante el diseño de nuevos sistemas de control locales que sean dirigidos por un único gestor artificial centralizado inteligente, que permite optimizar el funcionamiento de las instalaciones de consumo y generación para equilibrar el balance energético de los edificios terciarios. El Instituto Tecnológico de la Energía (ITE) promueve y ejecuta proyectos de investigación y desarrollo relacionados con la reducción del consumo de energía. Una prueba de esta tipología de proyectos es el proyecto EBEC, que permiten mejorar la calificación energética del parque de edificios existente asegurando sus funcionalidades y confort, además de identificar las acciones necesarias para la consecución de Edificios de Balance Energético Cero. ITE desarrolla las actividades de investigación del proyecto EBEC con apoyo del Instituto de la Pequeña y Mediana Industria Valenciana (Impiva), de la Conselleria de Industria Comercio e Innovación de la Comunidad Valenciana, y del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (Feder) de la Unión Europea. Mediante el proyecto, se desarrollan nuevas metodologías y técnicas aplicativas de campos tales como: Eficiencia energética: medidas correctoras y de mejora de la eficiencia energética (MMEE), evaluación fiable de ahorros energéticos, análisis de ciclo de vida, modelado energético de edificios, análisis de instalaciones y cumplimiento normativo. Energías renovables (EERR): integración de instalaciones de EERR en los edificios, gestión óptima de recursos renovables. Electrónica: diseño de dispositivos mejorados para la gestión de los recursos. Automatización: monitorización de consumos, telegestión de contadores inteligentes, control de sistemas de climatización y ventilación, centros de control unificados. Control inteligente: minería de datos e inteligencia artificial aplicada. Predicción de consumos, sugerencias automatizadas de mejora. Estas metodologías y resultados se validan en el proyecto mediante el estudio y desarrollo de un caso práctico. Este caso práctico servirá como referencia en la rehabilitación energética de edificios terciarios, aportando la validación de resultados necesaria para justificar y facilitar la extrapolación de las acciones definidas en EBEC a otros edificios del sector terciario. REHABILITACIÓN ENERGÉTICA La rehabilitación energética se basa en la mejora de la eficiencia de las instalaciones del edificio, partiendo EBEC identifica las acciones necesarias para la consecución de edificios de balance energético cero. Pantalla HMI de monitorizacion y control local de instalación de Climatización. Enero Climaeficiencia - 75

3 Fotocélula del mayado de detección de posición relativa de personas en la cocina piloto de Gestión Activa de la demanda. del análisis de la utilización de la energía, estado y funcionamiento de todas las instalaciones de consumo y generación. La validez del plan y de las medidas se efectua mediante el desarrollo e implementación de un plan de medida y verificación basado en el protocolo IPMVP (International Performance Measurement and Verification Protocol), apoyado en el modelado software de edificios. Este modelado permite analizar el funcionamiento energético y ambiental de los edificios antes y después de su mejora energética. Una vez completados los estudios teóricos, es necesario optimizar y gestionar eficientemente las instalaciones que lo componen. Para ello, se ha diseñado e implementado, utilizando metodologías multiagente, un centro de control mediante el que se adquiere, concentra, almacena y muestra información ambiental y energética del edificio. Dicha información, además de utilizarse para verificar los ahorros derivados de las MMEE, se procesa mediante la aplicación de técnicas de minería de datos y algoritmos artificiales de control inteligente para mantener el equilibrio energético a través de la coordinación de múltiples sistemas y usos del edificio. Esta tipología de sistemas requieren infraestructuras robustas, eficientes y escalables para ser alcanzada, por tanto, el proyecto aborda el diseño e implementación de funcionalidades desde el nivel físico hasta las capas superiores del sistema.. CENTRO DE CONTROL ENERGÉTICO Una vez conocido el estado energético del edificio, establecidos los procedimientos de medida adecuados y las necesidades de mejoras del mismo, es necesario optimizar y gestionar eficientemente las instalaciones que lo componen. Tradicionalmente, un edificio terciario dispone, para controlar sus instalaciones, de diferentes sistemas independientes entre sí. El sistema diseñado integra dichas instalaciones, en una misma red, que permite disponer de todos los datos del edificio, y controlar de forma local, remota y global las diferentes instalaciones de consumo y generación, que el usuario percibe como un único sistema, para alcanzar el balance energético cero. Esta tipología de sistemas requieren infraestructuras robustas, eficientes y escalables para ser alcanzada, por tanto, el proyecto aborda el diseño e implementación El proyecto permite mejorar la calificación energética del parque de edificios existentes Climaeficiencia - Enero 2012

4 PROYECTO de funcionalidades desde el nivel físico hasta las capas superiores del sistema. Las funciones básicas del centro de control pueden resumirse en las siguientes: Adquirir y almacenar información del edificio (datos de consumo, generación, variables ambientales y de confort y variables de proceso de sistemas de control). El sistema permite al usuario disponer de datos actuales e históricos de todas las instalaciones del edificio. Mediante esta información es posible: Verificar el ahorro energético producido por las MMEE y la optimización de los sistemas de control. Definir indicadores energéticos. Detectar averías y malos funcionamientos de las instalaciones para acciones de mantenimiento predictivo. Detección de patrones de consumo. Ajuste de modelos de predicción de consumos para anticipar el control de los sistemas a la demanda energética. Generar secuencias de funcionamiento del centro de control de forma automática. Evaluar tendencias de consumo y generación. Obtener modelos de dimensionado de instalaciones de EERR integradas en edificios. Control optimizado a nivel local de cada instalación del edificio (climatización, iluminación, generación fotovoltaica, sistemas de gestión de la demanda). Como sucede en los sistemas tradicionales, el Centro de Control Energético del Edificio permite que cada instalación se gestione localmente, pero con las funciones de control optimizadas para realizar las acciones pertinentes con la mayor eficiencia (consumo mínimo). Monitorización y Control a nivel remoto de cada instalación de forma independiente (mismas funciones que en local) y de forma conjunta (gestionar las instalaciones para alcanzar el balance cero). De forma remota, el sistema dispone de aplicaciones SCADA mediante las que visualizar los datos de cada instalación, y controlar de forma inteligente con funciones no implementables a nivel local. Módulos de control inteligente que utilizan Pantalla táctil de configuración y control del sistema domótico del aula máster. LOS SISTEMAS RESULTANTES DEL PROYECTO EBEC FACILITARÁN LA PROMOCIÓN DE EDIFICIOS DE NUEVA GENERACIÓN, O EDIFICIOS DE BALANCE ENERGÉTICO CERO datos procedentes de los históricos para mayor optimización de los procesos de consumo y generación. Gestor global del edificio que controla toma decisiones sobre las acciones a tomar en todas las instalaciones para equilibrar el balance energético, Las interfaces de usuario muestran datos de consumo y generación, que ayudan al usuario a tener una mayor conciencia del consumo, contribuyendo a un mejor uso de las instalaciones. RESULTADOS Y CONCLUSIONES Los principales resultados obtenidos del proyecto EBEC son: Definición y desarrollo del proceso de análisis energético de edificios existentes como punto de partida de la rehabilitación energética de edificios. Definición y estudios previos de viabilidad técnica y económica de implantación de medidas de mejora de la eficiencia energética necesarias para alcanzar la rehabilitación energética global de los edificios (instalaciones, elementos pasivos y uso de los edificios). Desarrollo de procedimientos reconocidos y fiables para el cálculo de ahorros energéticos y económicos derivados de la rehabilitación energética de los edificios. Análisis comparativo entre dos PM&V distintos basados en el IPMVP. Desarrollo de modelos de análisis del comportamiento energético de los edificios y su influencia en el confort de los usuarios. Justificación técnica de la integración de instalaciones de EERR en edificios terciarios y Enero Climaeficiencia - 77

5 relativa al estado energético de los edificios como contadores inteligentes. Validación tecnológica de las herramientas de obtención de información relativa al estado energético de los edificios, terciarios, así como la validación de la arquitectura y posicionamiento óptimo de los dispositivos de medida distribuida. Obtención de sistemas de monitorización y concentración de datos energéticos relevantes para la evaluación del estado energético, medida de ahorros de energía y recomendaciones de uso a los usuarios de los edificios. Obtención de sistemas óptimos de control de instalaciones de consumo y generación energética, y sistema de almacenamiento y tratamiento de datos utilizando técnicas de minería de datos y clustering. obtención de modelos de dimensionado de estas instalaciones, sistemas de apoyo y almacenamiento de energía aplicables a edificios terciarios. Caracterización y verificación de aplicabilidad de tecnologías adecuadas para obtención de información A modo de conclusión del proyecto, se debe destacar que gracias a los trabajos propuestos y desarrollados en el proyecto EBEC, se obtienen las actuaciones necesarias para conseguir entornos terciarios con capacidades de actuación, dotados de mayor inteligencia y autonomía para obtener una disminución del consumo de energía y un aumento de la eficiencia energética sin que por ello disminuya la funcionalidad de los edificios y confort de los usuarios. Se obtiene un sistema o herramienta de gestión energética global para edificios, actualmente no existente en el mercado, capaz de controlar las instalaciones generadoras y consumidoras de un edificio, equilibrando el balance energético del mismo. Los sistemas resultantes del proyecto facilitaran la promoción de edificios de nueva generación, o Edificios de Balance Energético Cero, en los que el ratio que relaciona el consumo y la producción energética en los edificios sea próximo a la unidad, obteniendo un coste energético global cercano a cero. Además, los logros conseguidos mejorarán la calificación energética del parque de edificios existente. ce UN PLAN DE MEDIDA Y VERIFICACIÓN, BASADO EN EL PROTOCOLO IPMVP, PERMITE ANALIZAR EL FUNCIONAMIENTO ENERGÉTICO Y AMBIENTAL DE LOS EDIFICIOS ANTES Y DESPUÉS DE SU MEJORA ENERGÉTICA 78 - Climaeficiencia - Enero 2012