MINISTERIO DE ECONOMÍA Y COMPETITIVIDAD Secretaría de Estado de Investigación, Desarrollo e Innovación

Transcripción

1 MINISTERIO DE ECONOMÍA Y COMPETITIVIDAD Secretaría de Estado de Investigación, Desarrollo e Innovación Plan Nacional de Investigación Científica, Desarrollo e Innovación Tecnológica (I+D+i ) HACIA UNA NUEVA GENERACIÓN DE EDIFICIOS DE CONSUMO ENERGÉTICO CASI NULO Y CERO EMISIONES Proyecto Singular Estratégico sobre ARquitectura Bioclimática y FRIo SOLar - PSE-ARFRISOL Editores: Mª del Rosario HERAS CELEMÍN Roberto BOSQUED GARCÍA Acuerdo de Consorcio PSE-ARFRISOL: Coordinador:

2

3 Reservados todos los derechos. Ni la totalidad ni parte de este volumen, puede reproducirse o transmitirse por ningún procedimiento electrónico o mecánico, incluyendo fotocopia, grabación magnética o cualquier almacenamiento de información y sistema de recuperación, sin permiso escrito de los Editores, salvo respecto de los derechos individuales de los autores. EDITORES: Dra. Mª del Rosario HERAS CELEMÍN - Jefa de la Unidad de investigación sobre Eficiencia Energética en Edificación (UiE3) del CIEMAT y Coordinadora General del PSE-ARFRISOL Roberto BOSQUED GARCÍA Arquitecto Jefe del Grupo de Sistemas Solares Pasivos en Urbanismo y Edificación de la UiE3 del CIEMAT AUTORES: CIEMAT Mª del Rosario Heras Celemín, Mª José Jiménez Taboada, Roberto Bosqued García, José Antonio Ferrer Tevar, Cristina San Juan Guaita, Silvia Soutullo Castro, Mª Jesús San Isidro Pindado, Ricardo Enríquez Miranda, Alejandro Bosqued Navarro, Emanuela Giancola, Julio José Pérez, Oscar Seco Calvo, Jesús Heras Rincón, Ramón Gavela González, Juan Carlos Gutiérrez García (Proyecto Ed 70 CIEMAT) CISOT-CIEMAT Christian B. Oltra Algado UNIVERSIDAD DE ALMERÍA (UAL) Javier Batlles Garrido, Sabina Rosiek UNIVERSIDAD DE OVIEDO (UNIOVI) Jesús Ignacio Prieto García FUNDACIÓN BARREDO José Benito Solar Menéndez ACCIONA Juan Luis Bote García DRAGADOS-SEIS Carlos Bárcena, Juan Manuel Barceló FCC Construcción Arturo Trapiella OBRASCON, HUARTE, LAIN (OHL) Enrique José Martínez de Angulo, Ignacio Mayayo ATERSA Enrique Daroqui 9 Ren (antes Gamesa Solar) Pedro Carrasco ISOFOTON Fernando Arribas SOLIKER (antes GRUPO UNISOLAR) Juan A. Avellaner Lacal REAL SOCIEDAD ESPAÑOLA DE FÍSICA (RSEF) Ignacio Guerra Plasencia PROYECTO CIESOL Javier Torres Orozco PROYECTO PSA-CIEMAT Juan José Rodríguez PROYECTOS FUNDACIÓN BARREDO Y CEDER-CIEMAT ALIA, arquitectura, energía y medioambiente (Emilio Miguel Mitre y Carlos Expósito Mora) PÁG 1 de 200

4 Es propiedad: EDITORIAL CIEMAT Avda. Complutense, MADRID 2014 Catálogo general de publicaciones oficiales Depósito Legal: M ISBN: NIPO: El CIEMAT no comparte necesariamente las opiniones y juicios expuestos en este documento, cuya responsabilidad corresponde únicamente a los autores.

5 I N D I C E PRÓLOGO INTRODUCCIÓN OBJETIVO GENERAL CUMPLIMIENTO DEL OBJETIVO GENERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS CUMPLIMIENTO DE LOS OBJETIVOS ESPECÍFICOS SUBPROYECTO 1: Trabajos previos a la Construcción de los Contenedores- Demostradores de Investigación (C-DdI) SUBPROYECTO 2: Contenedor-Demostrador de Investigación en la Universidad de Almería (UAL) SUBPROYECTO 3: Contenedor-Demostrador de Investigación en el CIEMAT (ED. 70) SUBPROYECTO 4: Contenedor-Demostrador de Investigación en la Plataforma Solar de Almería (PSA) Subproyecto 5: Contenedor-Demostrador de Investigación de la Fundación Barredo en Siero (Asturias) SUBPROYECTO 6: Contenedor-Demostrador de Investigación en el CEDER (Soria) SUBPROYECTO 7 : Evaluación energética SUBPROYECTO 8: I+D de sistemas SUBPROYECTO 9: Difusión SUBPROYECTO 10: Puesta en marcha, operación, mantenimiento y mejora de las instalaciones SUBPROYECTO 11: Factores Humanos y Sociales ANÁLISIS COMPARATIVO DE LOS CINCO C-DdI EXPORTABILIDAD DE LOS RESULTADOS A OTROS EDIFICIOS CONCLUSIONES DESDE UN PUNTO DE VISTA GENERAL DESDE UN PUNTO DE VISTA ECONÓMICO DESDE UN PUNTO DE VISTA TECNOLÓGICO DESDE UN PUNTO DE VISTA SOCIOLÓGICO DESDE UN PUNTO DE VISTA DE INFLUIR PARA CAMBIAR LA MENTALIDAD ENTREGABLES Y DOCUMENTOS GENERADOS EQUIPO HUMANO PARTICIPANTE EN EL PROYECTO (202 personas) PÁG 3 de 200

6 PÁG 4 de 200

7 PRÓLOGO Desde que el hombre dejó de ser nómada y decidió asentarse formando agrupaciones sociales se ha preocupado por su comodidad y la de los suyos. Con el tiempo, y basándose en la experiencia, fue eligiendo los lugares más apropiados y los materiales más favorables con el objetivo de vivir más cómodamente. Aunque no siempre se ha hecho uso de esta valiosa experiencia, lo cierto es que hemos aprendido que tanto el emplazamiento del edificio como los materiales constructivos son decisivos para un óptimo confort en las viviendas. Parece lógico, por tanto, que sea este conocimiento el que se utilice para diseñar nuestros edificios de forma óptima, combinando orientación y aislamiento junto con sistemas eficientes de producción de frío y calor. La perfecta combinación de la experiencia y de la tecnología son claves para la adecuada planificación de las nuevas localizaciones urbanas, en proceso de transformación hacía las ciudades inteligentes, amigables con el medio ambiente y preocupadas por la calidad de vida de sus ciudadanos. El proyecto ARFRISOL, cuyo informe final se presenta en este documento, surgió en el año 2005 a partir de dos inquietudes: la preocupación por un uso eficiente de la energía y el compromiso con el medio ambiente. Este proyecto se ha aliado con la naturaleza y con el objetivo de aprovechar de forma eficiente los recursos naturales, ha estudiado la adecuada arquitectura bioclimática y la energía solar para ser empleada en edificios. Como aproximación para conseguir las mejores calificaciones energéticas de los edificios se ha tenido en cuenta que cada zona climática exige un diseño adecuado y específico. Solo hay que recorrer los emplazamientos de los 5 prototipos experimentales distribuidos en Almería, Madrid, Soria y Asturias, para darse cuenta del éxito de esta iniciativa. La experiencia en el diseño así como la determinación de parámetros y variables procedentes de los componentes energéticamente eficientes instalados permiten avanzar en la aplicación de la tecnología para obtener un ahorro en el consumo de energía en edificios utilizando la energía solar como fuente energética. Ahora que el proyecto llega a su término su contenido y resultados son más actuales que nunca. Los demostradores construidos, las tecnologías implicadas y los resultados obtenidos son, sin duda, un referente en el campo de la edificación bio-climática. ARFRISOL, además de ser el primer proyecto singular y estratégico, ha sido un ejemplo de organización y desarrollo, proporcionando oportunidades a personas e instituciones. Si en 2005 la edificación sostenible era una idea a desarrollar y una disciplina a implementar, en este momento, el concepto de eficiencia energética en la edificación no solo es una absoluta necesidad sino que abre un mercado atractivo en el mundo de la edificación. La reciente Ley de Rehabilitación y el Real Decreto de Calificación de Eficiencia Energética en la edificación son un camino para la necesaria reactivación económica del sector y una vía de oportunidades para el desarrollo de capacidades en el ámbito profesional. Merece una mención especial el aspecto educativo y de formación en el ahorro energético y uso de nuevas tecnologías más eficientes en el que se ha trabajado en este proyecto. No siempre la educación y la divulgación de los desarrollos científicos y tecnológicos se tienen en cuenta en la definición de un proyecto. En este caso particular, es sin duda relevante fomentar y difundir los conocimientos a la sociedad en general y a los profesionales en particular. Cada vez más los ciudadanos, las organizaciones y las instituciones gubernamentales estamos implicados en las decisiones. Este nuevo modelo de gobernanza avanza hacia un sistema en el que progresivamente se escucha más la opinión del ciudadano, donde además, las instituciones están adquiriendo la facultad de medir el pulso de la ciudad. Y en este proceso, de nuevo la educación desde sus orígenes, la PÁG 5 de 200

8 formación de profesionales y la información al usuario son esenciales para abordar y dar respuesta a los retos de la sociedad. Precisamente, una de las características de la Estrategia Española de Ciencia, Tecnología e innovación que se pone en marcha en el Plan Estatal de I+D+I , recientemente aprobado, es la especial relevancia que se atribuye a la orientación de la ciencia, de la tecnología y de la innovación a las necesidades de la sociedad. Sobre los cuatro objetivos básicos de la Estrategia Española se han elaborado los cuatro programas del Plan Estatal: Programa de promoción del talento y su empleabilidad, Programa de fomento de la investigación científica y técnica de excelencia, Programa de liderazgo empresarial y Programa de I+D+i orientada a los retos de la sociedad. Uno de estos retos es el de obtener una generación de energía sostenible, respetuosa con el medioambiente, abordable económicamente y socialmente aceptable con el objetivo específico de promover la transición hacia un sistema energético que permita reducir la dependencia de los carburantes fósiles en un escenario en el que mundialmente la demanda energética y el impacto ambiental son cada vez mayores. Es el momento de reconocer la visión, la anticipación, el acierto y la valentía de todos los que hace más de 7 años creyeron, impulsaron y apostaron por un proyecto de estas características: ambicioso en sus objetivos y altamente innovador en su planteamiento y estructura. Gracias a todos los que creísteis en esta idea, a los que participasteis en la gestación y fuisteis capaces de desarrollar una idea tan singular. Gracias a los participantes del proyecto que además de poner a disposición del mismo vuestras capacidades profesionales, año a año habéis mantenido la ilusión del primer día. Y por último, a las administraciones públicas que han apoyado financieramente el proyecto movidos por el impulso de los que demostrabais con cada resultado el valor de esta apuesta temprana. Mi más sincero reconocimiento por el buen trabajo realizado y mis felicitaciones a todas las personas que han hecho posible este proyecto en colaboración. Sumando esfuerzos y voluntades seguiremos avanzando para conseguir nuestro doble reto de un uso eficiente de la energía y el compromiso con el medio ambiente. María Luisa Castaño Marín Directora General de Innovación y Competitividad Ministerio de Economía y Competitividad PÁG 6 de 200

9 PRESENTACIÓN Teniendo en cuenta la importancia de la utilización de la energía solar en los edificios, para disponer de un buen plan de ahorro energético, y así contribuir a la mejora de la situación energética en España, es muy importante el concienciar de estas aplicaciones a todos los agentes implicados en la construcción, así como a la sociedad en general. Por lo tanto el documento que aquí se presenta ha sido elaborado con este fin, y recoge en forma resumida, todo el trabajo llevado a cabo en la realización del Proyecto Singular Estratégico sobre Arquitectura Bioclimática y Frio Solar, PSE-ARFRISOL, financiado por el Ministerio de Educación y Ciencia (MEC), inicialmente y posteriormente por el de Ciencia e Innovación (MICINN) y con fondos del Desarrollo Regional (FEDER) de la UE, así como con Ayudas Complementarias del Principado de Asturias y del EREN (Ente Regional de la Energía) de la Junta de Castilla y León. La convocatoria de este tipo de Proyectos se recoge en la Resolución del 1 de abril de 2005, de la Secretaría de Estado de Universidades e Investigación del MEC, por la que se convocaba la concesión de ayudas para 2005, del Plan Nacional de Investigación Científica, Desarrollo e Innovación Tecnológica (I+D+I ), en la parte dedicada al fomento de la investigación técnica para proyectos científico-tecnológicos singulares y de carácter estratégico (BOE nº 88, 13-abril-2005) según la Orden PRE/690/ 2005 de 18 de marzo, en la que se regulan las bases, el régimen de ayudas y la gestión de las convocatorias para el fomento de la investigación técnica del mencionado Plan Nacional (BOE nº 67, 19-marzo- 2005). El PSE-ARFRISOL tiene ámbito estatal y se llevo a cabo desde el 1 de Mayo de 2005 hasta el 31 de Julio de 2012, bajo la responsabilidad de 14 Instituciones, públicas y privadas, y coordinado por el CIEMAT, Organismo Público de Investigación y Desarrollo Tecnológico adscrito actualmente al Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO), que tiene como objetivo principal el aportar soluciones para mejorar la utilización de los recursos y sistemas de generación de la energía, desarrollar fuentes energéticas alternativas y resolver los problemas de las empresas españolas en el ámbito de la energía y su repercusión en el medio ambiente. Para desarrollar el PSE-ARFRISOL se creó un Consorcio, firmado en diciembre de 2005, entre las siguientes Empresas, Instituciones, Universidades y Fundaciones: Acciona, Dragados, FCC, OHL, SEIS, Atersa, Climatewell, 9 REN (antigua Gamesa Solar), Isofotón, Soliker (antiguo GRUPO Unisolar), CIEMAT, Universidad de Almería, Universidad de Oviedo y la Fundación Barredo. Implicando a los propietarios de los edificios: Universidad de Almería (edificio CIESOL en Almería), CIEMAT (edificios: Ed-70 de Madrid, de la Plataforma Solar de Almería y del CEDER en Soria) y la Fundación Barredo (de Asturias). Posteriormente, según se recogía en la Memoria Técnica General que se presento al Ministerio para su aprobación en abril de 2005, el CIEMAT subcontrataría a la Real Sociedad Española de Física para que un grupo de profesores-socios, de los diferentes niveles educativos elaboraran las Unidades Didácticas y otras actividades de Ddivulgación. Por lo tanto este libro tiene el objetivo de comunicar, de una manera muy resumida, a todos los agentes implicados en la edificación (arquitectos, científicos, técnicos y empresas relacionadas con la edificación), así como a la sociedad, los resultados de las actividades de I+D llevadas a cabo para llegar a elaborar, después de su validación, herramientas y equipos capaces de realizar los servicios que las instituciones y empresas demanden en las líneas de investigación que se detallan, para conseguir, en primer lugar una drástica disminución de la demanda energética y en segundo el ahorro de energía convencional para climatización en PÁG 7 de 200

10 los edificios, sin disminuir los niveles de confort a que estamos acostumbrados, obtenidos con un gran consumo, en algunos casos, e incluso disminuir el derroche de energía. Por lo que en el título del libro "Hacia una nueva Generación de Edificios de Consumo Energético Casi Nulo y Cero Emisiones. Proyecto Singular Estratégico sobre ARquitectura Bioclimática y FRIo SOLar - PSE-ARFRISOL, se ha querido dejar constancia de como con este proyecto se ha demostrado que es posible en España obtener edificios de energía casi cero cuando se tienen en cuenta los diferentes aspectos que se han dado en los edificios que se han analizado dentro de este proyecto. Por lo que los elementos imprescindibles de este PSE, para la realización de las actividades de I+D previstas, es la construcción de 5 contenedores demostradores de investigación, C-DdI, (edificios - prototipos), de parecidas dimensiones e igual uso en diferentes zonas geográficas. Una vez construidos y en condiciones reales de uso, realizar toda la investigación necesaria de los mismos para llegar a demostrar la viabilidad de las técnicas bioclimáticas y de eficiencia energética en cuanto al confort térmico alcanzado y al comportamiento de los distintos sistemas utilizados, considerando la reducción en el consumo de energía convencional y por lo tanto, de emisiones de CO 2 a la atmósfera, así como la calidad del aire interior de los mismos. Ahora bien que el presente Proyecto Singular y Estratégico ARFRISOL pueda ser considerado como tal, es porque se dieron en él y por primera vez en España, año 2005, las siguientes características: 1. Singularidad o Influir desde el principio en el diseño de 5 edificios (considerados como Contenedores Demostradores de Investigación), conjugando las necesidades de diferentes Organismos Públicos, propietarios de los mismos y distribuidos en cinco zonas geográficas españolas que van del norte al sur de la península ibérica: Zona templada y húmeda: Universidad de Almería. Zona templada y desértica: Plataforma Solar de Almería Zona continental central: CIEMAT en Madrid Zona continental extrema: Centro de Desarrollo de las Energías Renovables (CEDER) de Soria Zona atlántica y lluviosa: Siero (Asturias) o Investigar y demostrar el ahorro de energía convencional en el mismo tipo de edificios (oficinas de aproximadamente 1000 m 2 de extensión, solo el de Madrid es mayor, aproximadamente 2000 m 2 ) con las mismas condiciones de diseño y de instalaciones usando la energía solar como fuente de energía primaria. o Aunar y conjugar los esfuerzos, las necesidades y las perspectivas de grandes empresas constructoras españolas (ACCIONA, DRAGADOS-SEIS, FCC y OHL) y empresas tecnológicas del sector de la energía solar (ATERSA, GAMESA (posteriormente 9 REN), ISOFOTON y GRUPO UNISOLAR (posteriormente Soliker), CLIMATEWELL, con grupos de investigación procedente de Universidades (Almería y Oviedo) y del Organismo Público de Investigación (CIEMAT), en este tipo de aplicaciones para llegar a obtener resultados cuantificables y exportables. o Ilusionar y relacionar a diferentes sectores: propietarios, constructores, fabricantes de tecnologías solares, instaladores, investigadores, etc., en este tipo de aplicaciones de la energía solar para obtener edificios de oficinas eficientes energéticamente y equipos estudiados y analizados para poner en el mercado. PÁG 8 de 200

11 o Obtener datos y cuantificar resultados procedentes del mismo tipo de edificios en zonas geográficas españolas distintas, partiendo de las mismas hipótesis de diseño arquitectónico, estrategias bioclimáticas e instalaciones aunque con las peculiaridades propias de cada uno de ellos. o Elaborar y desarrollar en profundidad los documentos educativos y docentes específicos, dirigidos y encaminados a los diferentes estamentos sociales, contando con los profesores y educadores de la RSEF. 2. Estrategia: o Momento oportuno para hacer este tipo de I+D+i dado el uso indiscriminado y el derroche de energía que se da en los edificios españoles para su acondicionamiento térmico especialmente en verano, siguiendo los requerimientos del Protocolo de Kyoto de reducir la dependencia de las fuentes convencionales de energía. o Aunque existen algunos edificios singulares en España, conocidos como bioclimáticos, nunca se ha planteado un estudio tan profundo, amplio y completo, a la vez que ambicioso, de conocer y cuantificar no solo el diseño arquitectónico, o la reducción de la demanda energética, sino también el uso de sistemas solares activos para calefacción y refrigeración, así como para producir electricidad, con la integración de los mismos desde el diseño junto con las instalaciones convencionales apoyados, en dos emplazamientos: Soria y Asturias, por aplicaciones térmicas de la biomasa. o Necesidad de poner en el mercado equipos e instalaciones de sistemas solares activos desarrollados y analizados, así como caracterizados energéticamente, según requiere la normativa española de la Edificación aprobada y de obligatoriedad (Código Técnico de la Edificación, CTE) y la transposición de las Directivas Europeas sobre Eficiencia Energética en Edificios. o Situación estratégica, en cuanto al análisis y profundidad en la investigación, para poner en el mercado sistemas de refrigeración, aire acondicionado, utilizando bombas de absorción apoyadas por captadores solares térmicos y de fabricación española. o Urgencia en trasmitir a toda la sociedad la utilidad de este tipo de uso de la energía solar a través de la elaboración de documentos adaptados a los diferentes niveles de conocimiento: Primaria, Secundaria, Universidad y Sociedad en general para Cambiar la Mentalidad, dado la proliferación actual de documentos no apropiados donde no se consideran los niveles de conocimiento de los ciudadanos a los que van dirigidos. Para poder conseguir todo lo anterior, las técnicas y estrategias bioclimáticas pasivas y activas utilizadas en los edificios analizados en el proyecto consisten básicamente en las siguientes acciones: - Mejora del aislamiento térmico y estudio de su colocación en la fachada en función de las estrategias que se planteen, estudiando fachadas ventiladas. - Elementos horizontales y divisiones de gran inercia térmica, que actúan como acumuladores térmicos. - Tratamiento diferenciado de elementos de la envolvente, tanto en su composición cualitativa como en el aislamiento y estudio del tamaño y composición de los huecos captadores. PÁG 9 de 200

12 - Utilización de espacios tampón (invernaderos y atrios) para captación en épocas infracalentadas y extracción de aire caliente en épocas sobrecalentadas. - Sistemas de sombreamiento tales como parasoles fijos o móviles, lamas verticales u horizontales, etc., para épocas sobrecalentadas. - Promoción de estrategias de ventilación natural pasiva, tales como soluciones de distribución pasantes (ventilación cruzada), chimeneas de viento, chimeneas solares, conductos enterrados, etc. - Mejora de la iluminación natural interior, evitando la iluminación directa y los deslumbramientos. - Uso de mecanismos de control integrando las estrategias pasivas e instalaciones solares activas integradas con las convencionales y con las de biomasa. Así mismo, para conseguir el máximo ahorro energético, se han tenido en cuenta en los edificios los siguientes aspectos técnicos: - Utilización de sistemas solares activos: térmicos y fotovoltaicos. - Utilización de sistemas de refrigeración apoyados con captadores solares mediante el empleo de bombas de absorción. - Utilización de lámparas de bajo consumo. - Elementos de cerramiento de huecos exteriores, abatibles u oscilobatientes, con rotura de puentes térmicos. - Utilización de vidrios especiales en función de cada orientación. - Utilización de sistemas de dispensación de agua sanitaria, cisternas y griferías de bajo consumo. - Integración de las estrategias y sistemas de acondicionamiento solares pasivas como activas y así como de biomasa y el control de las mismas. En cuanto al uso de materiales, se utilizaron prioritariamente aquellos que minimizan el impacto en el medio ambiente, prohibiendo aquellos cuyo impacto medioambiental se considera inadmisible. El empleo de una u otra técnica bioclimática y de uno u otro material ha estado en función de cada diseño concreto según la tipología y estética proyectada por el arquitecto autor del proyecto; además cada uno de estos proyectos estuvieron apoyados en el diseño, mediante técnicas de simulación (análisis teórico del comportamiento energético esperado) y así corregir y optimizar el diseño pasivo para conseguir el mayor ahorro energético. Para todo esto y en todo momento se tuvo una colaboración muy estrecha entre todos los agentes implicados: arquitectos, ingenierías convencionales y de renovables, constructores, científicos, instaladores, etc. Lo cual es una manera aconsejable y lógica de trabajar si se quiere obtener eficiencia energética en la edificación y desde estas líneas quisiera agradecer toda esta dedicación y modo de proceder que debería ser la forma usual de llevar a cabo los proyectos arquitectónicos. Con el uso de estas estrategias pasivas, basadas exclusivamente en el diseño arquitectónico y constructivo, se consigue entre un 50% y un 60% de ahorro energético en función de las características climatológicas del lugar de ubicación, es decir, modificando los criterios constructivos desde el diseño, y sin un incremento sensible de los costes de construcción, los edificios consumen entre un 50% o un 40% de energía, procedente de PÁG 10 de 200

13 fuentes renovables y convencionales, considerando lo que consumiría un edificio estándar, como se puede ver en los siguientes capítulos de este documento. Además el ahorro de energía convencional se aumenta con la utilización de los sistemas activos de captación solar para la producción de calefacción en invierno, de refrigeración en verano y de agua caliente sanitaria (A.C.S.) y de electricidad durante todo el año, e incluso en dos emplazamientos (Soria y Asturias) se integraron calderas de biomasa con lo que en estos dos edificios las instalaciones son renovables. Con esto se demuestra que estos 2 edificios funcionan con niveles de confort global, superiores a cualquier edificación convencional, sin consumir ningún tipo de fuente de energía fósil o no renovable. Una vez concluida la construcción de los C-DdI comenzó la fase de experimentación en condiciones reales de uso; para ello, en la fase de proyecto se incluyo la instalación de sensores en aquellas zonas elegidas previamente y más características del mismo desde el punto de vista energético, así como una garita meteorológica en el exterior del mismo, con el fin de conocer la climatología específica de cada zona en concreto y poder hacer el balance energético entre el exterior e interior. Como parte de la investigación se analizan los datos experimentales proporcionados por algunos sistemas (solares y convencionales) implementados en las edificaciones, tanto en forma conjunta como individualmente para cada componente o sistema empleado en concreto en cada C-DdI, así como las disminuciones reales de emisiones contaminantes a la atmósfera. Además, se analizan los fenómenos de refrigeración natural de edificios, como son los aspectos de ventilación natural usado en los edificios, sobre todo del sur (Almería), para lo cual se realiza la investigación oportuna para analizar los fenómenos de transferencia de calor y masa mediante estudios de mecánica de fluidos haciendo uso del laboratorio de los equipos de que se dispone, como se resume en este documento. Por otra parte, se lleva a cabo la investigación para analizar la calidad del aire interior de estos edificios realizando toda la investigación tanto básica como aplicada relacionada con estos aspectos. Como conclusión se ha elaborado una serie de documentos docentes para difundir los trabajos y resultados de este Proyecto Singular Estratégico a todos los sectores implicados, arquitectos, ingenieros, instaladores y sociedad en general, y a las escalas sobre todo las de educación secundaria e infantil obligatoria en el sistema educativo español, para concienciar a todos los usuarios de los beneficios de esta manera de diseñar y construir edificios utilizando los medios y canales oportunos. Ya que lo que se considera como prioritario y como resultado de este PSE es la implicación de todos los agentes sociales que están relacionados con la arquitectura, la energía y el medio ambiente, es decir todos los usuarios de edificios, para conseguir la reducción del consumo de energía convencional en el sector de la edificación, de gran consumo, y no degradar más el medio ambiente, según se recoge en el Protocolo de Kyoto. Este objetivo general se concreto en objetivos parciales, que aunque en un principio parecían ambiciosos, se han conseguido con la investigación, desarrollo e innovación llevada a cabo en este PSE: Conseguir ahorro de energía y un uso racional de la misma, en 5 edificios singulares y prototipos (C-DdI) construidos para tal fin en 5 zonas climáticas españolas distintas, que abarcan una parte representativa de la climatología española peninsular, de norte a sur, cuantificando los resultados obtenidos y proponiendo estrategias para su implantación en general en cualquier tipo de edificación. PÁG 11 de 200

14 Demostrar a los distintos colectivos implicados (arquitectos, ingenieros, promotores...) que este tipo de edificaciones funciona y para estos usos (oficinas), es decir educar a estos colectivos con datos objetivos y cuantificados Formar a los profesionales (aparición del CTE, en 2006 y posteriores modificaciones) desarrollando el material de formación oportuno y con transferencia tecnológica a partir de la obtención de datos y experiencias reales que sirvieron de base para elaborar el material educativo. Optimizar (de forma general) los elementos que se utilizan (diseños, modelos, captadores, paneles,..) mejorando los que existen en cuanto a su comportamiento y a todos los niveles: energéticos, económicos, tecnológicos, etc Concienciar al usuario y a la sociedad en general de la posibilidad de construir edificios energéticamente muy eficientes, con datos y valores reales contrastados, haciendo especial énfasis en el ahorro económico que para los usuarios y la sociedad supone la introducción en la edificación de las estrategias pasivas y activas y por lo tanto conseguir, en un "Cambio de Mentalidad en la utilización de la energía en el sector edificación en estos edificios (oficinas). Para conseguir estos objetivos parciales el proyecto se planifico inicialmente en 9 subproyectos, ampliados en el año 2008 a 11 SP s a la vista de la marcha del PSE. Estos subproyectos están relacionados, concatenados entre sí y en ocasiones simultáneos que fueron motivo de sendas memorias técnicas separadas y relacionadas. Los subproyectos del PSE-ARFRISOL, cuyo resumen de los trabajos y resultados obtenidos se exponen en los diferentes capítulos de este documento, son los siguientes: SP 1 Estudios previos de los C-DdI, del SP 2 al SP 6 Construcción de los 5 C-DdI, SP 7 Evaluación energética y calidad del aire de los C-DdI en condiciones reales de uso, SP8 I+D de los sistemas solares y tratamiento del aire interior, SP 9 Difusión con la elaboración de guías de diseño y del paquete educativo, SP 10 Puesta a punto, O/M y mejora de las instalaciones y SP 11 Análisis de los factores humanos y sociales. Para velar por el buen funcionamiento del PSE - ARFRISOL se desarrolló una Estructura organizativa constituida por un Órgano de Gestión (Oficina Técnica), cuyo máximo órgano decisorio era el Comité Ejecutivo (en la figura se muestra la organización inicial), quien tomo todas las decisiones ejecutivas sobre la marcha del Proyecto y cuya Presidencia la ostento el CIEMAT. El Comité Ejecutivo estuvo formado por un representante de todos los socios que firmaron el Acuerdo de Consorcio, los organismos financiadores del PSE y el Coordinador del Proyecto. El Gestor del PSE - ARFRISOL, que actuó como Coordinador General, fue elegido entre los participantes: propietarios, empresas, investigadores, etc., habiendo recaído en una representante del CIEMAT (la autora de esta Presentación nombrada en la primera reunión del Comité Ejecutivo en mayo 2005), cuya misión era llevar a cabo las decisiones tomadas por dicho Comité. El Coordinador General estuvo asistido por una Oficina de Apoyo Económico - Administrativo que llevo adelante el control administrativo y la marcha del presupuesto del PSE, tarea ardua y difícil dada la dimensión y complejidad de este tipo de proyectos. Además se constituyó un Comité Técnico formado por todos los socios menos los financiadores y los propietarios. Este Comité fue quien tomo las decisiones de carácter técnico y científico para llevar a buen término todos los trabajos de I + D +i que se llevaron a cabo siguiendo los objetivos de este PSE. Dentro del Comité Técnico se formaron diferentes subcomités técnicos, uno para cada subproyecto, o sea 11, donde estaban representados todos los participantes en cada PÁG 12 de 200

15 subproyecto. La participación en los mismos esta descrita en sus memorias específicas que fueron elaboradas. A la vez se nombró un Comité Científico formado por los grupos de investigación: CIEMAT, Universidad de Almería y Universidad de Oviedo, para velar por el carácter científico de las actividades del Proyecto. Organigrama, inicial, de la Organización del Proyecto A la vez se nombró un Comité Científico formado por los grupos de investigación: CIEMAT, Universidad de Almería y Universidad de Oviedo, para velar por el carácter científico de las actividades del Proyecto. Considerando todas las características de este PSE y para los que llevamos mucho tiempo trabajando en el desarrollo del uso de las energías renovables, en diferentes campos multidisciplinares, como son la investigación, desarrollo e innovación, elaboración del marco normativo, análisis de los impactos ambientales, promoción de su uso, inclusión en los programas formativos y la difusión de uso en la sociedad, el ver como en la edificación se puede conseguir todo esto es muy agradable constatar el trabajo llevado a cabo por más de 200 personas, cuyos nombres e instituciones se recogen al final de este documento, trabajando en colaboración. Por lo tanto este libro pone un granito de arena en el mundo de las publicaciones sobre el ahorro de energía en los edificios intentando transmitir parte del conocimiento y de estas experiencias a toda la sociedad. PÁG 13 de 200

16 Además esta publicación la considero muy necesaria, dada la falta de textos que, de una forma didáctica condensan los fundamentos necesarios para una comprensión del campo del aprovechamiento de la energía solar en la edificación y la exposición de realizaciones concretas, así como para la divulgación de estas tecnologías. Mi sincera felicitación y reconocimiento a todas las personas que han hecho posible que hoy dispongamos de los desarrollos tecnológicos, buenas prácticas y cultura de colaboración generados en el PSE-ARFRISOL, a su entusiasmo, dedicación, liderazgo y sobre todo a su profesionalidad. Aunque todas las personas e Instituciones que han contribuido al desarrollo del PSE se relacionan al final del documento, quisiera dejar constancia de que el proyecto no hubiera sido posible sin el apoyo, que desde sus comienzos, tuvimos de las personas responsables del área de energía de los diferentes Ministerios del que ha dependido el PSE (MEC y MICINN), ya que sin sus orientaciones este proyecto tan complejo no hubiera sido posible; a todas ellas mi agradecimiento más cordial y sincero. Por lo que como Coordinadora del PSE-ARFRISOL deseo que estos esfuerzos, llevados a cabo durante estos siete años de vigencia del Proyecto, tengan una continuidad prometedora de la I+D +i ya comenzada, y que puedan contribuir al cambio de la mentalidad de la sociedad planteada, y muy necesaria de llevar a cabo, dentro de los objetivos del Proyecto Singular Estratégico. Maria del Rosario Heras Celemín Coordinadora General del PSE-ARFRISOL Jefa de la Unidad de Eficiencia Energética en Edificación CIEMAT PÁG 14 de 200

17 1 INTRODUCCIÓN El informe Final del PSE-ARFRISOL, se compone de dos grandes bloques de información: En primer lugar se han realizado once Informes Finales parciales de otros tantos Subproyectos que componen el Proyecto total, los cuales tratan exhaustivamente los trabajos realizados, tanto de investigación como tecnológicos, y en segundo lugar un Informe Final, Resumen General, que compendia y engloba los once informes parciales. Dada la complejidad del Proyecto, la presente publicación constituye un Resumen General del PSE-ARFRISOL, no tiene por tanto vocación de exhaustividad, pretende ser, únicamente, un documento que de coherencia a los Informes Finales de cada uno de los 11 Subproyectos y facilite, en lo posible, la compresión global de los trabajos llevados a cabo y los resultados obtenidos. Dicho lo anterior, en la memoria general del PSE ARFRISOL, se plantea la siguiente introducción que sigue teniendo total vigor: El crecimiento continuo de la demanda y la carencia de fuentes energéticas a escala nacional han obligado, con mayor intensidad que en otros países de la Unión Europea, a buscar en las energías renovables la alternativa del futuro. La alternancia productiva de las energías renovables y su situación de inmadurez de algunas tecnologías imposibilitan la integración rápida de estas tecnologías en los sistemas energéticos. Al mismo tiempo uno de los mayores puntos de consumo energético se encuentra en el sector de la edificación (residencial, terciario y dotacional), por lo que es prioritaria la máxima disminución posible de la demanda energética en este sector, así como la consecución de la optimización de la eficiencia energética de los sistemas e instalaciones que propician el clima interior de los edificios. Todas las circunstancias enumeradas anteriormente, han conducido a la consideración de la arquitectura bioclimática y a la utilización de la energía solar, en forma pasiva (basada en el diseño arquitectónico y constructivo respetuoso con el medio ambiente y el entorno) y activa (mediante instalaciones complementarias que propician el clima interior), como fuente energética más adecuada para el acondicionamiento ambiental de los edificios. La arquitectura española ha demostrado históricamente estar entre las más prestigiosas del mundo y, además, la industria de fabricación de sistemas y componentes para la utilización de energía solar tanto térmica como fotovoltaica se encuentra entre las más importantes a escala mundial. A su vez, España es de los países con mayor crecimiento en los sistemas de climatización, sobre todo en lo relativo a refrigeración por aire acondicionado, que esta experimentando un espectacular aumento en los últimos veranos como consecuencia de sus especiales características geográficas y climatológicas. Todas estas circunstancias aconsejaron que en mayo de 2005 se organizará y promoviera un Proyecto Singular Estratégico de ámbito estatal, conducente a impulsar con la investigación, el desarrollo, la innovación y la demostración, la arquitectura bioclimática, así como la utilización de la energía solar y otras renovables, en especial la biomasa, como elementos bases de la construcción española para el futuro, pues aunque existen algunas realizaciones en España, (pocas si se tiene en cuenta la climatología española, para poder tener un conocimiento exhaustivo del comportamiento de estos edificios), es necesario profundizar en la investigación y desarrollo de este tipo de edificios, sin menoscabar las necesidades de confort térmico a que están acostumbrados los usuarios. Por lo tanto, cuando se habla de arquitectura bioclimática o de aplicación de la energía solar en la edificación se hace referencia a aquellos edificios que tienen en cuenta los PÁG 15 de 200

18 recursos naturales, como son las condiciones climáticas propias del lugar en que están construidos, el soleamiento, la geomorfología del lugar y la utilización correcta de los materiales del entorno. Por lo tanto, este tipo de edificios se engloban dentro de las áreas de actividades que se conocen como aplicaciones de la energía solar en los edificios o uso racional de la energía, para alcanzar el objetivo, entre otros, de obtener edificios eficientes energéticamente. Por ello, la Energía Solar en la Edificación consiste en la utilización de la energía solar para suplir los requerimientos energéticos de los edificios en cuanto a calefacción y, refrigeración, con lo que se reduce substancialmente el consumo energético convencional. Son edificios que al reducir la demanda de energía disminuyen las emisiones de CO 2 y otros agentes de polución a la atmósfera partiendo de la utilización de la energía solar; por tanto, son Edificios que energéticamente se alimentan con el sol. son: Los objetivos que debe perseguir la utilización de la energía solar en la edificación Propiciar las condiciones adecuadas para conseguir edificios más eficientes desde el punto de vista energético, tanto en obra nueva como en rehabilitación de la ya existente, disminuyendo drásticamente la demanda energética de los mismos. Favorecer la utilización de los recursos naturales renovables para el acondicionamiento de los edificios, también conocido como uso de técnicas naturales de acondicionamiento, considerando los componentes, las técnicas constructivas y el emplazamiento del edificio. Integrar los sistemas solares activos de acondicionamiento térmico o de producción de electricidad como otro componente más de la "envolvente" del edificio. Para conseguir estos objetivos, es fundamental desarrollar componentes y técnicas de ahorro energético en la edificación, utilizando la energía solar en sus diferentes aspectos en un sector con consumo de energía convencional alto (cerca de un 33% en España desde 2003, y 40% en los países de la U.E.) y que presentan un gran potencial de ahorro, como se ha demostrado, cuando se incorporan sistemas solares pasivos y activos. Esto se obtiene utilizando la energía solar de forma pasiva a través de una arquitectura coherente energéticamente o Arquitectura Bioclimática. Con estas estrategias, teniendo en cuenta las técnicas naturales de acondicionamiento y los componentes de la envolvente, se pueden obtener edificios de alta eficiencia energética. Además, se puede utilizar la energía solar para aplicaciones térmicas de calentamiento de fluidos y de producción de electricidad usando sistemas solares térmicos y fotovoltaicos integrados en la edificación. Estos sistemas deben estar integrados en los edificios desde los primeros pasos del diseño, ya que el desarrollo y difusión de la energía solar activa en los países industrializados pasa por su integración en edificios. Aunque la aplicación de la energía solar en forma activa: térmica y fotovoltaica, ya se investigaba anteriormente, los estudios sobre la energía solar pasiva comienzan en la U.E. en 1980, con diversos proyectos tanto de Investigación y Desarrollo como de Demostración y Aplicación, impulsados y subvencionados por distintas Administraciones e Instituciones. Por otra parte otro aspecto muy interesante de investigar en este PSE es el de la calidad del aire interior de los edificios y en los últimos años la investigación en nuevos métodos para el tratamiento y purificación de aire ha experimentado un gran auge en todo lo relacionado con el síndrome del edificio enfermo, pues se ha visto que el control de la contaminación del aire interior pasa actualmente por establecer una buena relación entre PÁG 16 de 200

19 ventilación y filtración. Se consiguen así, en condiciones de operación óptimas, buenos resultados en la retención de partículas y bioaerosoles. Sin embargo, la eliminación de compuestos orgánicos volátiles (COVs) y de algunos microorganismos resulta muy pobre en el filtrado al ser de difícil retención. Por otra parte, en los métodos que actualmente se utilizan lo que se hace es transferir el contaminante de un lugar a otro sin eliminarlo, mientras que el tratamiento fotocatalítico lo que persigue es la destrucción del compuesto químico o microorganismo hasta alcanzar en ambos casos su eliminación final. En este sentido, teniendo en cuenta que el hombre permanece entre el 80 y el 90% de su tiempo en el interior de edificios, en muchos de los cuales la calidad del aire interior se encuentra disminuida por la acumulación de COVs, bacterias, hongos, etc., que han propiciado la aparición de la sintomatología específica del síndrome del edificio enfermo, la oxidación fotocatalítica, de ser viable para los compuestos y microorganismos específicos existentes en estos medios, puede suponer una alternativa novedosa y ambientalmente segura para enfrentar este problema. Por todo ello la creciente preocupación social por todo lo relacionado con el ahorro energético y el Medio Ambiente se ve reflejada en el crecimiento que está desarrollando el sector de la energía solar dentro de la Unión Europea. Dentro de éste sector, la aplicación de los sistemas activos de transformación de la energía solar en energía útil dentro de la edificación presenta una amplia perspectiva de crecimiento. Según se ha comprobado el consumo energético en los edificios podría reducirse más de un 50% en la Unión Europea, para el año 2012, mediante la integración de sistemas solares pasivos y activos desde las primeras fases del diseño del edificio. La contribución dependerá del esfuerzo que haga cada país para utilizar y exigir los diseños solares pasivos en sus edificios, misión que es responsabilidad de todos, desde las Administraciones Públicas y los profesionales relacionados con la arquitectura, hasta el usuario de esos edificios. Contribuir a la concienciación de todos los profesionales es otro de los objetivos de este Proyecto Singular Estratégico que ahora se plantea. PÁG 17 de 200

20 PÁG 18 de 200

21 2 OBJETIVO GENERAL Por lo tanto el objetivo general que plantea la memoria general del PSE-ARFRISOL, es la demostración de la adecuación de la arquitectura bioclimática y de la energía solar empleada en edificios para el acondicionamiento tanto con fines térmicos, para calefacción, como para refrigeración, y fotovoltaicos para producir energía eléctrica, como elementos básicos para la construcción del futuro, empleando varios edificios públicos simbólicos, tanto de nueva planta como a rehabilitar, construidos en cinco emplazamientos con condiciones climatológicas distintas (Almería, Madrid, Soria y Asturias) considerados como prototipos experimentales Contenedores Demostradores de Investigación (C-DdI s), siendo estudiado su comportamiento energético a tal fin, tanto en fase de diseño como de uso, y así comprobar la reducción del consumo de energía, que se espera sea de un 80 o 90% y la disminución de emisiones de CO 2 a la atmósfera con este tipo de actuaciones. Es decir estos Contenedores Demostradores de Investigación (C-DdI) utilizarán solo de un 10% a un 20% de energía convencional en comparación con los edificios construidos en los mismos emplazamientos y siguiendo las técnicas convencionales. Por ello en este Proyecto Singular Estratégico, ARFRISOL, los edificios son los instrumentos o equipos necesarios e imprescindibles para llevar a cabo y demostrar la investigación objeto del mismo, de tal forma que son los elementos básicos para llevar a cabo los objetivos de I + D del proyecto y sin ellos no seria posible su realización. Por lo tanto, en los C-DdI se llevara a cabo la parte verdaderamente importante de los aspectos científicos y tecnológicos de este proyecto, partiendo del diseño de los mismos e integrándoles aplicaciones de energías renovables: sistemas solares y de biomasa, necesarios para dotarles de los niveles de confort térmico con el mínimo gasto de energía convencional, ya que la arquitectura bioclimática o aplicación de la energía solar en la edificación se da en aquellos edificios que utilizan los recursos naturales renovables, como son las condiciones climáticas propias del lugar en que están construidos. Por lo tanto, este tipo de edificios se engloban dentro de las áreas de actividades que se conocen como aplicaciones de la energía solar en los edificios o uso racional de la energía, para alcanzar el objetivo, entre otros, de obtener edificios altamente eficientes energéticamente. Es decir, en estos C-DdI se estudia y analiza desde todos los puntos de vista, profundizando en investigación, científica y tecnológica, la aplicación de la Energía Solar a la edificación y en toda su extensión pues aunque esta es una actividad actualmente de moda en ámbitos ecológicos, no se tienen datos cuantificables por lo que hace falta profundizar en la investigación, para que se puedan suplir los requerimientos energéticos de los edificios en cuanto a calefacción, refrigeración e iluminación, apoyados algunos de ellos por biomasa, con lo que se reduce substancialmente el consumo energético convencional, a partir de datos cuantificables y extensibles a otras topologías edificatorias. Además, y como continuación de todo lo aprendido en las primeras subproyectos o fases, se profundiza en las tecnológicas de los sistemas solares activos, (captadores térmicos, módulos fotovoltaicos, integración arquitectónica, maquinas de absorción, etc.) para obtener equipos precompetitivos, basándose en los prototipos que ya están desarrollados por las empresas participantes en el PSE; como resultado de todo ello poner equipos en el mercado, convenientemente estudiados y optimizados para impulsar esta tecnología y la fabricación española. Igualmente se realiza el estudio sistemático de las concentraciones de COVs y de la carga microbiana -saprófitos o patógenos, etc.- existentes en los cinco C-DdI s propuestos, para llegar a desarrollar una metodología para el tratamiento y purificación del aire interior. PÁG 19 de 200

22 Finalmente, se dedica un gran esfuerzo en cuanto al aspecto de la difusión de todos los resultados obtenidos, dirigida a los diferentes colectivos y niveles, tanto educativos, como sociales, para intentar cambiar la mentalidad de la sociedad, en cuanto al uso más racional de la energía y a la aplicación de la energía solar en el sector de la edificación, donde existe una gran demanda, y a la vez un gran derroche de energía, por desconocimiento y desconfianza de este tipo de sistemas y de su empleo. Luego lo que se pretende con el PSE-ARFRISOL es, solventar los problemas Técnicos, Tecnológicos, Económicos y de Diseño que nos encontramos en la actualidad a la hora de implementar un sistema de climatización con energías renovables de manera eficiente tanto técnica como económicamente. Estos problemas son de tipo: Técnico Tecnológico Diseño Económicos Problemas de carácter constructivo y funcional que engloban todas las consideraciones sobre la edificación y la instalación solar. Situación de inmadurez que imposibilita la integración eficiente de estas tecnologías en los sistemas energéticos. Aspectos estéticos encaminados a la consecución de la armonía arquitectónica Soluciones rentables técnica y económicamente 2.1 CUMPLIMIENTO DEL OBJETIVO GENERAL El objetivo general, se ha cumplido sobradamente. Se han construido 5 C-DdI, cuya demanda energética se ha disminuido entre un 40% y un 62% (50,4% de media) y cuyo ahorro total, de fuentes de energía de origen fósil, se sitúa entre el 94% y el 100%, en comparación con edificios de referencia construidos mediante técnicas convencionales y tomados de acuerdo con valores de consumo energético reales en el sector de la edificación extraídos del documento Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España Sector Edificación (E4), publicado por el Ministerio de Economía el 5 de noviembre de A continuación se expone un brevísimo resumen de lo conseguido en cada uno de los subproyectos de que consta el proyecto y el resumen de los mismos se recoge en la sección correspondiente a cada SP en este informe y se describe con mayor detalle todo lo conseguido en el Informe Final, documentos independientes, de cada uno de los SP s. En el Subproyecto 1 (SP1 (TRABAJOS PREVIOS)), se analizan, mediante simulaciones energéticas de cada uno de los C-DdI s, los ahorros debidos a la disminución de la demanda energética como consecuencia de la implementación de estrategias pasivas basadas, exclusivamente, en el diseño arquitectónico y constructivo, así como aquellos producidos por el aporte de las energías renovables utilizadas, siendo la siguiente tabla un resumen de los resultados obtenidos: PÁG 20 de 200

23 Tabla I.- Resumen del cumplimiento del objetivo general en simulación Contenedores- Demostradores de Investigación (C-DdI s) DISMINUCIÓN DEMANDA (Sistemas Pasivos) % APORTE DE RENOVABLES (Sistemas Activos) % Sistemas Biomasa Solares AHORRO TOTAL % DEMANDA ENERGÉTICA FINAL (kw.h/m 2.año) Calefacción Refrigeración SP2-CIESOL ,96 9,49 SP3-CIEMAT ,33 35,23 SP4-PSA ,04 SP5-Fundación BARREDO ,34 14,60 SP6-CEDER ,21 13,07 En cada uno de los cinco Informes Finales de los Subproyectos SP2 (CIESOL) a SP6 (CEDER), ambos inclusive, se detallan con exhaustividad, los objetivos y el cumplimiento de los mismos en cada uno de ellos. En el Subproyecto 7 (SP7) se ha llevado a cabo la evaluación energética experimental de los C-DdI s. Esta evaluación se ha basado en el estudio experimental de los siguientes aspectos: Estudios de confort, identificación de las desviaciones entre simulaciones y medidas experimentales, caracterización y evaluación de la envolvente, y evaluación de los sistemas activos. En este subproyecto se distinguen tres tipos de resultados: En primer lugar los resultados referentes a la evaluación experimental en si misma de los C- DdI s, en segundo lugar la mejora y el desarrollo de procedimientos de medida y análisis de datos experimentales para la evaluación energética de edificios, y en tercer lugar la disponibilidad de los C-DdIs como dispositivos experimentales de gran valor para abordar futuros trabajos de investigación en el ámbito de la eficiencia energética en la edificación. En cuanto a la evaluación experimental en si misma de los C-DdI s que en términos globales confirman el ahorro previsto junto con niveles de confort adecuados en los periodos de ocupación de los C-DdI s. La caracterización de la envolvente indica que los C-DdI s presentan altos niveles de aislamiento y coeficientes de ganancia solar muy bajos para verano y significativamente mayores para invierno, lo cual indica que la puesta en obra no ha introducido puentes térmicos y se ha conseguido el control solar planteado en el diseño evitando sobrecalentamientos en verano y favoreciendo la calefacción en invierno. Además se ha avanzado en la mejora y el desarrollo de procedimientos de medida y análisis de datos experimentales para la evaluación energética de edificios. Estos resultados se han presentado en diferentes foros científicos y han favorecido de forma decisiva a la presencia del CIEMAT en foros cuyo trabajo está dedicado a esta temática. Finalmente los C-DdI s construidos y dotados de instrumentación completa, sistema de adquisición de datos y monitorizados de forma continua, son instalaciones experimentales de gran valor en el campo de la investigación en Eficiencia Energética en la Edificación y permitirán abordar futuros trabajos en proyectos de investigación que requieran este tipo de instalaciones experimentales. Estas instalaciones experimentales también están contribuyendo a fortalecer la presencia del CIEMAT en los foros científicos mencionados. En el SP 8 se han llevado a cabo la I+D de los diferentes componentes y sistemas instalados en los C-DdI, como son: la integración y análisis de los sistemas e PÁG 21 de 200

24 instalaciones complejos incorporados, las fachadas ventiladas, las chimeneas solares, los paneles radioconvectivos, el estudio pormenorizado de las calderas de biomasa, los modulos fotovoltaicos desarrollados e incorporados en los C-DdI, el analisis de los sistemas de energía solar térmica con maquinas de absorción para obtener frio solar, etc., exponiendo los resultados de estas investigaciones. En el SP9 (DIFUSIÓN) se han realizados múltiples actividades de difusión dirigida a los diferentes estamentos y agentes involucrados en este proyecto. Entre estas actividades cabe destacar: la elaboración de mini-guias de los 5 C-DdI donde se resumen las estrategias tanto pasivas como activas que se han utilizado y construido en cada uno de ellos y unas guías que son documentos más amplios; se han elaborado 7 Unidades Didácticas dirigidas a los niveles educativos de Infantil, Primaria y Secundaria, puestas en practica y ensayadas en Estudios Pilotos llevados a cabo en 2007, 2009 y 2010 en las 4 Comunidades Autónomas donde esta ubicado el PSE-ARFRISOL, a un total de 1345 alumnos y por 66 profesores. Estas UD s elaboradas están recogidas sus versiones definitivas en la página web: junto con un conjunto de actividades on-line dirigidas a estos niveles educativos para formar desde las edades más tempranas en el uso eficiente de la energía en los edificios. Por ultimo en este SP se ha llevado a cabo una gran actividad de difusión y divulgación a la sociedad en general con la participación en múltiples ferias, exposiciones, congresos, jornadas científicas, entrevistas en medios de comunicación, apariciones en prensa, etc., así como la creación de elementos de merchandising con el objetivo de divulgar y dar a conocer el PSE- ARFRISOL para obtener el objetivo de cambiar la mentalidad de la sociedad en el ahorro de energía convencional y las ventajas del uso de la energía solar para conseguir edificios eficientes energéticamente. En el SP 10 se ha conseguido la puesta a punto, operación y mantenimiento (O/M), así como las mejoras de todas las instalaciones de los C-DdI s, para lo cual se desarrollaron y pusieron en practica la redacción de una serie de documentos para obtener los manuales de uso de estas instalaciones y elaborar los protocolos de actuación de las mismas. Todo esto se ha podido llevar a cabo por una labor pormenorizada de seguimiento del control de las instalaciones haciendo partes de incidencias del funcionamiento de las mismas, para lo cual es necesario el tener a personal encargado del mantenimiento; por ultimo se han realizado las mejoras oportunas para obtener el mejor funcionamiento de estas instalaciones que por ser novedosas no se tiene personal experto en el O/M de las mismas. En el SP 11, que ha sido llevado a cabo por el Centro de Investigación Socio-Técnica (CISOT-CIEMAT), se ha pretendiendo dar respuesta a la necesidad del estudio de las dimensiones sociales y humanas vinculadas al desarrollo de las edificaciones bioclimáticas, así como alcanzar una mayor visibilidad y difusión pública de la arquitectura en el marco del PSE- ARFRISOL implicando a los socios del proyecto y se ha traducido en tres ámbitos de trabajo: estudio del efecto de la edificación bioclimática en los usos, niveles de satisfacción y confort de los usuarios de los 5 C-DdI, Análisis de las percepciones de los ciudadanos y los actores económicos sobre la edificación bioclimática y, por ultimo evaluación del impacto en el aula de las Unidades Didácticas elaboradas en el SP9 (DIFUSIÓN) por la Real Sociedad Española de Física. Las evaluaciones de satisfacción ocupacional han proporcionado evidencias de la existencia de áreas con un buen funcionamiento percibido así como áreas potenciales de mejora, la percepción de este tipo de edificios es muy positiva pero se vincula a proyectos futuristas y caros, es decir, lejanos a la vida cotidiana de los individuos; en cuanto al impacto en los alumnos el resumen en que alrededor del 75% se sienten satisfechos con la materia que PÁG 22 de 200

25 se les ha impartido, si bien la tendencia es ligeramente más positiva en el curso más avanzado, donde la asignatura tiene un perfil más práctico. En RESUMEN se puede decir que el objetivo general del PSE-ARFRISOL en los 7 años en que se ha llevado a cabo, ha sido sobradamente cumplido, ahora bien al ser un proyecto de I+D todavía queda mucho por hacer y analizar desde un punto de vista científico y tecnológico para poder conocer todos los parámetros y variables dentro de la física energética que comprende; para ello el uso y análisis de los datos generados en estos C-DdI s como edificios singulares en condiciones reales de uso o grandes laboratorios de ensayos deben ser evaluados detalladamente y continuar con esta actividad para conseguir el conocer de verdad (a partir de datos experimentales) cual es el funcionamiento y comportamiento real de los mismos para obtener ahorro de energía en los edificios a partir de su eficiencia energética y de consumo de energía cero o casi cero utilizando la energía solar como fuente energética. La experiencia obtenida y los resultados conseguidos constata el que esta manera de construir edificios, donde se consideran las estrategias solares pasivas en el diseño arquitectónico basadas en el emplazamiento, sobre todo desde el punto de vista climático, y los materiales que componen la envolvente (llamando así a lo componentes que separan el exterior de los edificios con las zonas interiores) son los aspectos más importantes para obtener reducción de la demanda de energía, a los que hay que sumar lo aportado por las instalaciones técnicas que proporcionan el acondicionamiento térmico no conseguido por el diseño, estas instalaciones principalmente deben ser renovables incorporadas desde el principio en el diseño y con el apoyo de las convencionales, cuando sean estas necesarias, ya que en la climatología española es posible obtener edificios de energía cero ó casi cero como se ha comprobado con este proyecto. PÁG 23 de 200

26 PÁG 24 de 200

27 3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS La memoria general del PSE-ARFRISOL, concreta el objetivo general en los siguientes objetivos parciales. Conseguir ahorro de energía y un uso racional de la que se utilice, en unos C DdI construidos para tal fin en 5 zonas climáticas españolas distintas, que abarcan una parte representativa de la climatología española peninsular, de norte a sur, cuantificando los resultados obtenidos y proponiendo estrategias para su implantación en general en cualquier tipo de edificación. Definir modelos de integración de estrategias de energía solar pasiva y activa para calefacción y refrigeración con parámetros que incluyan: zonas climáticas, tipologías, sistemas. Demostrar a los distintos colectivos implicados (arquitectos, ingenieros, promotores...) que funciona este tipo de edificaciones y para estos usos (oficinas), es decir educar a estos colectivos con datos objetivos y cuantificados. Formar a los profesionales, desarrollando el material de formación 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 (de forma general) los elementos que se utilizan (diseños, modelos, captadores, paneles,..) mejorando los que existen o desarrollando otros nuevos para poner equipos comerciales en el mercado analizados en cuanto a su comportamiento y a todos los niveles: energéticos, económicos, tecnológicos, etc. Concienciar al usuario y a la sociedad en general de la posibilidad de construir edificios energéticamente muy eficientes, con datos y valores reales contrastados, haciendo especial énfasis en el ahorro económico que para los usuarios y la sociedad supone la introducción en la edificación de las estrategias pasivas y activas y por lo tanto conseguir, en un futuro próximo un "Cambio de Mentalidad en la utilización de la energía en el sector edificación, haciendo extensible los resultados obtenidos en estos edificios (oficinas) a los de otros usos tanto residenciales como no residenciales (sector servicios). Todas las consideraciones y los aspectos de análisis que han de tenerse en cuenta en todos estos objetivos deben ser Económicos / Dinámicos / Técnicos / Cuantificables / Realizables e Industrializables; además poderse analizar la posible exportación (exportabilidad) y globalización a la vivienda (u otros tipos de edificación) y así poder mejorar uno de los mayores sumideros energéticos que existen actualmente en España. Para conseguir estos objetivos parciales el proyecto se planifico en 11 subproyectos relacionados, concatenados entre sí y en ocasiones simultáneos que han sido motivo de Informes Finales individualizados para cada uno de ellos: 3.1 CUMPLIMIENTO DE LOS OBJETIVOS ESPECÍFICOS SUBPROYECTO 1: Trabajos previos a la Construcción de los Contenedores- Demostradores de Investigación (C-DdI) Se han llevado a cabo todas las investigaciones necesarias, antes de la construcción de los C-DdI, con la finalidad de obtener los mejores resultados desde el punto de vista energético en cada uno de ellos considerando los diferentes emplazamientos. Esto se ha PÁG 25 de 200

28 conseguido con la ejecución de 6 fases que se explican exhaustivamente en el Informe Final del SP1 (TRABAJOS PREVIOS). Es bueno resaltar que en este inicio del proyecto se consiguió una gran colaboración y trabajo en conjunto de diferentes profesionales, muchos de ellos no implicados directamente en el proyecto y sin experiencias en trabajos de investigación, lo que ha propiciado el enriquecimiento de los resultados, todo esto se ha puesto de manifiesto en los 5 SP s que se resumen a continuación. La responsable del subproyecto ha sido la Coordinadora General de ARFRISOL, Dña. Mª del Rosario Heras Celemín. Los socios participantes en este subproyecto, han sido los siguientes, resumiéndose su participación como se describe a continuación: CIEMAT Fase 1ª: Diseño arquitectónico. Dentro de esta fase de estudios previos al diseño arquitectónico se ha realizado el estudio climatológico del emplazamiento de cada unos de los C-DdI s, recogiendo, tratando y analizando todas las bases de datos disponibles (Código Técnico de la Edificación, agencias regionales, ficheros sintéticos, ). Estos estudios han permitido evaluar los recursos naturales existentes en cada de estas ubicaciones a través del análisis de las variables meteorológicas más representativas. La comparación de estas variables con los históricos de la zona procedentes de la estaciones de la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET), ha permitido evaluar la representatividad climática de cada base de datos disponible. Un ejemplo de esto se expone en la Fig 1. Temperaturas Medias Meteonorm Tª(ºC) Meses Maximas Medias Minimas Fig 1.- Gráfica de temperaturas medias, máximas y mínimas para San Pedro de Anés Asturias) Con el objetivo de evaluar el comportamiento energético de cada C-DdI a lo largo de 24 horas, se han obtenido los días más representativos de cada uno de los doce meses del año. Para ello se ha empleado una adaptación de la metodología Hall aplicada a la creación de Años Meteorológicos Tipo (TMY). Este método compara las funciones cada uno de los registros en base horaria con los valores estaciónales empleando la estadística de Finkelstein- Schafer. El día más representativo se obtiene como el valor mínimo de una suma ponderada de todas las variables climáticas utilizadas. PÁG 26 de 200

29 Empleando la serie climática más representativa de cada localización, se han realizado análisis de la temperatura, de la radiación solar global horizontal y en las diferentes orientaciones, la velocidad del viento y un estudio psicrométrico. Este estudio ha permitido definir las estrategias solares pasivas y activas más apropiadas para cada climatología mediante la superposición de una carta de Givoni en el diagrama psicrométrico. Estos diagramas potencian el diseño de los C-DdI s hacia una u otra técnica de acondicionamiento, optimizando el nivel de confort térmico alcanzado en el interior a lo largo de todo el año. Fase 1b: Apoyo al diseño. Dentro de esta segunda fase se han realizado análisis y propuestas sobre el diseño inicial con el objetivo de mejorar el comportamiento energético de cada C-DdI. Estos estudios, realizados previos a la construcción de los C-DdI s, se han realizado con diferentes programas de simulación dinámica, los cuales permiten analizar de manera global y particular, el comportamiento energético de cada uno de los C-DdI s. El uso de este tipo de programas de simulación permite valorar desde un punto de vista energético las diferentes posibilidades de construcción del C-DdI, evaluando su comportamiento bajo diferentes condiciones climáticas y de contorno. 1. Zona confort 2. confort permisible 3. Calefacción por ganancias internas 4. Calefacción por aprovechamiento pasivo de la energía solar 5. Calefacción por aprovechamiento activo de la energía solar 6. Humidificación 7. Calefacción convencional 8. Protección solar 9. Refrigeracion por alta masa térmica 10. Enfriamiento por evaporación 11. Refrigeración por alta masa térmica con renovación nocturna 12. Refrigeración por ventilación natural y mecánica 13. Aire acondicionado 14. Deshumidificación convencional % 60% Temperatura bulbo seco Fig 2.- Diagrama de Givoni para las instalaciones de PSA (Tabernas, Almería) En esta fase se han realizado las zonificaciones térmicas de cada uno de los C-DdI s, con el objetivo de diferenciar en cada uno de ellos, zonas con el mismo comportamiento térmico. También se han definido los materiales, las infiltraciones existentes, los porcentajes de ocupación, los diferentes tipos de horarios, etc. Fig 3.- Detalle de la zonificación térmica realizada en el C-DdI de PSA (Tabernas, Almería) PÁG 27 de 200

30 Hay que tener en cuenta que el comportamiento energético de cada uno de los C-DdI dependerá de las condiciones de contorno a las que se vea sometido en cada una de sus fronteras. Los cerramientos exteriores se ven afectados por la temperatura del aire exterior, la incidencia de radiación solar sobre su superficie, la velocidad del viento exterior, etc. Mientras que el cerramiento en contacto con el terreno está influido por la temperatura del terreno. A pesar que para los análisis energéticos globales de los C-DdI s se han empleado temperaturas del terreno constantes, se ha realizado un análisis de sensibilidad para evaluar la influencia de dicha temperatura sobre el comportamiento energético del C-DdI. Este estudio indica que a mayor difusividad del terreno, menor reducción de la oscilación térmica de la superficie en las capas subterráneas. Se ha evaluado el comportamiento energético sobre el consumo de cada C-DdI mediante la variación de diferentes parámetros constructivos, tales como composiciones de muros, espesores de fábrica, tipos y espesores de aislamientos, disposición de las capas (interior o exterior) e influencia de la inercia térmica. Otro de los estudios realizados está orientado a optimizar el tipo y tamaño de los vidrios y marcos empleados, ya que ejercen una fuerte influencia sobre las cargas de climatización. En esta fase se han realizado diferentes acciones de apoyo al diseño, como el estudio de la composición de fachadas ventiladas (materiales, espesores y disposición); sistemas evaporativos que dan lugar a un enfriamiento adiabático o elementos de sombreamiento optimizados para maximizar las ganancias solares en invierno y minimizarlos en verano. Estos estudios se han realizado mediante numerosos análisis de sensibilidad dirigidos a optimizar energéticamente su uso y minimizar las cargas de climatización. Partiendo de los ficheros climáticos representativos de cada zona, la descripción de la geometría, materiales, estrategias pasivas, cargas internas, horarios y ocupación de cada C- DdI, se han realizado dos tipos de simulaciones dinámicas: Simulación de las estrategias pasivas para optimización del comportamiento energético de cada C-DdI. Simulación del caso optimizado de los C-DdI s para la obtención de sus perfiles de demanda. Los programas elegidos para evaluar teóricamente el comportamiento energético de cada C-DdI han sido los softwares de simulación dinámica TRNSYS, Visual DOE y Design Builder. Las baterías de simulaciones realizadas han permitido valorar desde un punto de vista energético, las diferentes posibilidades de construcción de los C-DdI s bajo unas condiciones climáticas concretas. Fig 4.- Detalle de los Project de Simulación de los C-DdI s con el programa dinámico TRNSYS y Visual DOE PÁG 28 de 200

31 Este proceso dinámico ha posibilitado la optimización de las demandas de cada C-DdI mediante el mejor empleo de las estrategias solares pasivas y activas. Fase 1c: Integración de los sistemas solares activos. Dentro de esta fase se ha analizado la colocación de los módulos fotovoltaicos y captadores solares térmicos en diferentes disposiciones (fachadas, elementos de sombra, cubiertas, ). Una de ellas ha sido la integración de estos dispositivos como material constructivo de diferentes fachadas. El punto más crítico de esta integración ha sido optimizar el máximo de la radiación solar incidente sobre ellos. También se ha evaluado su integración en cubiertas y en pérgolas sobre cubiertas, optimizando su disposición, dimensiones y orientación. Otro tipo de integración estudiada ha sido su uso como elementos de sombreado, que dependiendo de su ubicación, puede ser exterior o interior. Las protecciones exteriores son aquellas que impiden la incidencia de la radiación solar sobre el interior del edificio antes de su paso por el acristalamiento, y que por lo tanto, no modifican la resistencia térmica del mismo. Las protecciones interiores, son aquellas que impiden la radiación solar sobre el interior una vez atravesado el cristal, modificando así el coeficiente de transmisión de calor del cerramiento acristalado. Las protecciones interiores son menos efectivas para evitar sobrecalentamientos, ya que bloquean la radiación solar después de haber atravesado el vidrio. Finalmente, el tipo integración de dispositivos solares activos empleado como un elemento de protección solar en los C-DdI s ha sido la exterior. Fig 5.- Detalles de integración de captadores solares y paneles radiantes en las sobrecubiertas metálicas del SP6 en Soria (SOLIKER (Antes GRUPO UNISOLAR) Y 9 REN (Antes GAMESA). Fase 1d: Sistemas convencionales. En esta fase se ha estudiado la aportación que la energía solar térmica tiene sobre la demanda de climatización de cuatro C-DdI s: ED70 (Madrid), PSA (Almería), CEDER (Soria) y Barredo (Asturias). La investigación ha estado orientada principalmente a la simulación dinámica (mediante el software TRNSYS) de los sistemas activos de calefacción y refrigeración de cada uno de estos cuatro SP s. La simulación de los sistemas activos en TRNSYS se ha realizado mediante la conexión de los diferentes elementos que conforman la instalación solar (captadores, acumulación, calderas, máquinas de absorción, etc). Estos elementos se han conectado entre sí siguiendo el esquema de principio proyectado e insertando los controles necesarios para que la instalación funcione según lo previsto. PÁG 29 de 200

32 La metodología empleada para modelizar y simular el comportamiento de la instalación solar completa ha sido la siguiente: Modelización de cada uno de los componentes de la instalación: perfiles de las demandas energéticas, captadores solares, intercambiadores de calor, sistema de acumulación solar, máquinas de absorción, sistema de control, etc. Optimización del funcionamiento de las máquinas de absorción en función de la operación de cada uno de los tanque de manera individual o funcionando en bloque Fig 6.- Detalle de la simulación en TRNSYS de los sistemas solares Fig 7.- Detalle de la macro de dos máquinas de absorción en paralelo Modelización del control de la instalación completa para los diferentes modos de funcionamiento. Para ello se han implementado una serie de funciones lógicas en TRNSYS, diferenciando entre los modos de funcionamiento para verano y para invierno. Estos modos de funcionamiento coinciden con los esquemas desarrollados en la realidad dentro del subproyecto de control. El acoplamiento de las instalaciones con la energía demandada por el C-DdI, se ha realizado mediante la imposición de cargas (obtenidas de simulaciones previas del C-DdI) en una corriente fluida. De este modo, la salida de la corriente fluida simula al retorno de la instalación después de distribuir el calor o el frío en el C-DdI. En el caso de demandas de PÁG 30 de 200

33 calefacción, el sentido negativo indica que le robamos energía a la corriente fluida, de modo que a la salida del C-DdI el agua vuelve a las instalaciones más fría a como había entrado. En el caso de demandas de refrigeración, las cargas son positivas, de modo que la corriente fluida gana calor, que ha extraído del C-DdI. Dada la necesidad de conocer el comportamiento de cada uno de los sistemas que componen la instalación solar, se ha creado un nuevo modelo (Type) que caracteriza el comportamiento energético de una máquina de absorción con sales (Climatewell CW10). Este modelo va a permitir analizar más detalladamente, el funcionamiento global del sistema en función de diferentes modos de actuación. Fig 8.- Esquema de TRNSYS para el sistema de calefacción y refrigeración del Ed.70 Partiendo de los ficheros climáticos y de las demandas energéticas de cada C-DdI, optimizados previamente en fases anteriores, se han realizado numerosas baterías de simulaciones con el objetivo de evaluar el comportamiento de los sistemas solares activos acoplados a dichas demandas. La simulación de los diferentes modos de funcionamiento de cada una de las instalaciones con respecto a las demandas horarias de cada C-DdI, ha permitido conocer los principales parámetros de funcionamiento de las instalaciones, así como el porcentaje de ahorro aportado por la instalación solar a las demandas de calefacción y refrigeración. Fase 1e: Evaluación teórica global del edificio. Uno de los principales objetivos del PSE ARFRISOL es demostrar que es posible obtener ahorros considerables en edificios de oficinas mediante el diseño bioclimático y la integración de otras tecnologías de energías renovables. La metodología empleada para alcanzar este objetivo se ha realizado en las siguientes actividades: Balances energéticos de los diferentes circuitos del sistema: o General para el periodo de calefacción y el periodo de refrigeración. o Balances diarios para días tipo de cada estación, incluyendo épocas intermedias. Niveles de temperatura para los diferentes elementos de la instalación: sistema solar, acumulación solar, máquinas absorción modo bomba de calor y edificio: o General para el periodo de calefacción y el periodo de refrigeración. o Niveles de temperatura de la instalación para días tipo de cada estación, incluyendo épocas intermedias. Cobertura solar horaria anual de calefacción y refrigeración. Dado que los Contenedores-Demostradores de Investigación (C-DdI s) han sido concebidos bajo criterios bioclimáticos, ninguno de ellos puede servir como edificio de PÁG 31 de 200

34 referencia. Este hecho ha dado lugar a la creación de tres tipos de edificios que sirvan como punto de referencia en la cuantificación de los ahorros de cada C-DdI, permitiendo estandarizar los resultados alcanzados. Partiendo de los datos de demandas obtenidos en las simulaciones de los apartados previos, y comparando los resultados finales con los diferentes edificios de referencia, se ha obtenido una valoración de los ahorros totales para cada uno de los C-DdI s como consecuencia de incluir las estrategias pasivas (bioclimáticas) y los sistemas solares. A continuación se definen cada uno de los tres edificios de referencia tipo desarrollados para realizar dichas comparativas. Edificio de referencia Tipo 1. Este edificio de oficinas se ha diseñado de manera que cumpla la normativa vigente: NBE-CT79 con su ficha del Kg. antes del 2007 y el DB-HE1 del CTE después de Su volumetría, tipología y superficie se ha elegido lo más parecida posible a cuatro de los C- DdI s, permitiendo así, una comparación coherente entre ellos. El edificio diseñado a tal efecto tiene una superficie de 1000 m 2, planta rectangular con dos alturas, orientación aleatoria según la ubicación, envolvente estándar de paneles sándwich de hormigón prefabricado y bandas horizontales en toda la longitud de la fachada. El tipo de vidrio utilizado es Climalit de 2 hojas con carpintería estanca y rotura de puente térmico. Se han empleado combustibles fósiles como suministro de la energía demandada por el sistema de calefacción. Fig 9.- Detalle de las zonas seleccionadas en el edificio de referencia Edificio de referencia Tipo 2. El segundo edificio tipo diseñado para esta comparativa cumple los requisitos mínimos demandados por el Código Técnico de la Edificación según la climatología. Este edificio sebe ser idéntico a cada uno de los C-DdI s proyectados pero cumpliendo unos valores de U límites para sus elementos constructivos, muros de fachada, cerramientos en contacto con el terreno, suelos, cubiertas, huecos y vidrios. Estos valores límite aparecen reflejados en las tablas 2.2 del DB-HE1 según zonas climáticas. PÁG 32 de 200

35 La comparativa se realiza verificado el cumplimiento de la opción general del DB-HE1 del CTE mediante la aplicación del LIDER y del CALENER. Estos programas de simulación dinámica permiten obtener la Limitación de la Demanda de Energía (LIDER) y la Calificación Energética (CALENER GT) de cada uno de los C-DdI s analizados. Fig 10.- Ejemplo Modelizado LIDER del SP5-F.Barredo (Asturias) Fig 11.- Ejemplo de resultados del informe generado por LIDER en el SP5 F.Barredo (Asturias) Fig 12.- Ejemplo Modelizado Calener GT del SP5 F.Barredo (Asturias) Edificio de referencia E4. El tercer tipo de edificio de referencia creado corresponde a los valores publicados en el documento sectorial relativo a la edificación de la E4 (Estrategia Española de Eficiencia Energética ). En este documento se presentan valores de consumo final de PÁG 33 de 200

36 diferentes tipos de edificios, empleando en este caso, los consumos de oficinas que cumplen las medidas exigidas por el HE1 del CTE. La comparativa realizada entre el edificio de referencia y los valores obtenidos en las baterías de simulaciones de cada C-DdI, permite obtener los ahorros energéticos alcanzados en cada caso. Teniendo en cuenta estos porcentajes de ahorro en las demandas energéticas con respecto a los datos publicados en el E4 y la cobertura suministrada por el sistema solar, es posible calcular un valor global de ahorro de energía que integre tanto los aspectos pasivos (diseño bioclimático) como los activos (sistemas solares) de cada subproyecto. Las conclusiones obtenidas de estos estudios para cada uno de los C-DdI s se muestran a continuación. SP1 del C-DdI del SP2-CIESOL A continuación se describen los resultados más relevantes alcanzados a lo largo de la investigación realizada por parte de la Universidad de Almería. Dichos resultados son fruto del proyecto fin de carrera en su modalidad de trabajo de investigación en la Titulación de Ingeniería de de Materiales. Defendido por María Vita Quesada en enero de 2011 con la calificación de Matrícula de Honor, siendo el director del proyecto Francisco Javier Batlles Garrido (Responsable del Subproyecto SP2). En relación a la realidad energética del edificio: 1. El edificio no cumple con el CTE-DB-HE1 puesto que existen cerramientos y particiones cuyos valores de transmitancia superan los valores máximos permitidos en dicho documento, si bien al tratarse de un edificio ya construido no le es de aplicación las exigencias del Código Técnico de la Edificación. 2. El espacio denominado vestíbulo que corresponde a la entrada construida en doble altura y con fachada acristalada en orientación norte, es el de mayor demanda energética, tanto de calefacción como de refrigeración. 3. En cuanto a las emisiones de CO 2, estas son inferiores al edificio de referencia (índice 0.74) y por tanto le corresponde una calificación energética C 4. La demanda de climatización por refrigeración del edificio es inferior al edificio de referencia, si bien la demanda de calefacción es superior a la del edificio de referencia, lo que penaliza la calificación energética. 5. Las propias limitaciones del programa CALENER, no han permitido tener en cuenta el uso del energías renovables para la producción de frío, por lo que cabe pensar, que de haberlas considerado la Calificación Energética del edificio mejorara pasando de C a B. 6. Para conseguir mejorar la eficiencia energética del edificio se debería de actuar sobre las soluciones constructivas de aquellos elementos cuyos valores de transmitancia son altos y de esta manera se reduciría la demanda de calefacción, que es el único valor que es superior a los valores de referencia. 7. Estas mejoras podrían consistir en la construcción de un suelo flotante con aislante térmico para el caso del laboratorio y forjados de planta, una capa de corcho natural proyectado para tabiques interiores y un suplemento de aislante de lana de roca de 5 cm en las cubiertas. En relación a los cálculos de transmitancia: 1. El valor de la transmitancia obtenido en función de la temperatura, flujo térmico y velocidad del aire de acuerdo con la UNE EN ISO 6946: 1997 es menor que el PÁG 34 de 200

37 considerado por el programa LIDER debido a que se han tenido en cuenta las condiciones periféricas reales del cerramiento considerando la fachada ventilada conforme al artículo de la citada norma. En relación al cerramiento, fachada ventilada: El valor de transmitancia obtenido, U=0.51 m 2 K/W indica un buen comportamiento térmico del cerramiento con el sistema de fachada ventilada integral, no aportando las baldosas cerámicas una resistencia térmica adicional. Sin embargo, modifican las condiciones del aire en contacto con el cerramiento base y el aire de la cámara produciendo una baja considerable en la transmisión térmica. SP1 del C-DdI del SP3-CIEMAT La cobertura solar alcanzada por el sistema para suministrar la energía demandada por los despachos del C-DdI ED70, alcanza porcentajes próximos al 100% en invierno y en torno al 80% en verano Fracción Solar Invierno 1.20 Fracción Solar Verano Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre 0.00 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Fig 13.- Cobertura solar durante el invierno y el verano en el ED.70 Conocida las demandas energéticas de los despachos del ED70, los valores del E4 y el funcionamiento de la instalación solar proyectada, se puede obtener el porcentaje de ahorro total alcanzado, el cuál está en torno a un 98%, pudiendo desglosar el porcentaje procedente de la parte bioclimática, la solar activa y la procedente de otras fuentes. Simulación Consumo Energético ED70 Solar Pasiva Solar Activa Otras fuentes Fig 14.- Resultados de consumo energético para las simulaciones del ED.70 en la zona de despachos PÁG 35 de 200

38 La siguiente tabla resume los resultados obtenidos tras las simulaciones del C-DdI, mostrando los valores de demanda de energía, la fracción solar aportada por la instalación solar y los porcentajes de ahorro del C-DdI ED.70 con respecto a los edificios de referencia: Tabla II.- Resumen de resultados de las simulaciones del ED 70 C-DdI SP3 - ED.70. TÉCNICAS PASIVAS CALEFACCIÓN REFRIGERACIÓN DEMANDAS ZONAS DE USO DE OFICINAS (kwh/año) DEMANDAS ZONAS DE USO DE OFICINAS (kwh/añom 2 ) PORCENTAJE DE AHORRO RESP EDIFICIO REFERENCIA 1 45% 8% PORCENTAJE DE AHORRO RESP EDIFICIO REFERENCIA 2 21% 4% PORCENTAJE DE AHORRO RESP EDIFICIO REFERENCIA E4 67% 45% C-DdI SP3 - ED.70. SISTEMA SOLAR ACTIVO CALEFACCIÓN REFRIGERACIÓN Demanda Total C-DdI (kwh/año) Ocupación (personas) Superficie C-DdI (m 2 ) Radiación Disp Superf Inclinada (kwh/año) Radiación Disp Superf Inclinada (kwh/año m 2 ) Energía Solar Captada (kwh/año) Energía Solar Captada por m 2 (kwh/año m 2 ) Energía Solar Cedida C-DdI (kwh/año) Superficie instalación solar (m 2 ) Rendimiento captador 0.82/ /3.97 Acumulación solar (L) Número máquinas 4 4 FRACCION SOLAR 99% 85% SP1 del C-DdI del SP4-PSA La cobertura solar alcanzada por el sistema para suministrar la energía demandada por los despachos del C-DdI PSA, alcanza porcentajes que oscilan entre el 40% y el 100% en invierno y entre el 80% y el 90% en verano. PÁG 36 de 200

39 Fracción Solar Invierno Fracción Solar Verano Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Fig 15.- Cobertura solar durante el invierno y el verano en la PSA Conocida las demandas energéticas de los despachos del la PSA, los valores del E4 y el funcionamiento de la instalación solar proyectada, se puede obtener el porcentaje de ahorro total alcanzado, el cuál está en torno a un 98%, pudiendo desglosar el porcentaje procedente del diseño bioclimático, los sistemas solares activos y la procedente de otras fuentes. Simulación Consumo Energético PSA Solar Pasiva Solar Activa Otras fuentes Fig 16.- Resultados de consumo energético para las simulaciones del C-DdI PSA En la siguiente tabla resumen se muestran los resultados de demanda de energía, fracción solar aportada por la instalación solar y los porcentajes de ahorro del C-DdI PSA con respecto a los edificios de referencia: Tabla III.- Resumen de resultados de las simulaciones del C-DdI PSA C-DdI SP4 PSA. TÉCNICAS PASIVAS CALEFACCIÓN REFRIGERACIÓN DEMANDAS ZONAS DE USO DE OFICINAS (kwh/año) DEMANDAS ZONAS DE USO DE OFICINAS (kwh/añom 2 ) 7 13 PORCENTAJE DE AHORRO RESP EDIFICIO REFERENCIA 1 43% 73% PORCENTAJE DE AHORRO RESP EDIFICIO REFERENCIA 2 55% 72% PORCENTAJE DE AHORRO RESP EDIFICIO REFERENCIA E4 63% 88% PÁG 37 de 200

40 C-DdI SP4 PSA. SISTEMA SOLAR ACTIVO CALEFACCIÓN REFRIGERACIÓN Demanda C-DdI Incluyendo Sistemas Pasivos (kwh/año) Ocupación (personas) Superficie C-DdI (m 2 ) Radiación Disp Superf Inclinada (kwh/año) Radiación Disp Superf Inclinada (kwh/año m 2 ) Energía Solar Captada (kwh/año) Energía Solar Captada por m 2 (kwh/año m 2 ) Energía Solar Cedida C-DdI (kwh/año) Superficie instalación solar (m 2 ) Rendimiento captador 0.7/ /3.1 Acumulación solar (L) NO NO Número máquinas 4 4 FRACCIÓN SOLAR 88% 89% SP1 del C-DdI del SP5-BARREDO Fracción Solar Invierno Fracción Solar Verano Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre 0.00 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Fig 17.- Cobertura solar durante el invierno y el verano en la Fundación BARREDO La cobertura solar alcanzada por el sistema para suministrar la energía demandada por los despachos del C-DdI Fundación Barredo, alcanza porcentajes que oscilan entre el 20% y el 60% en invierno y entre el 30% y el 80% en verano. Teniendo en cuenta los porcentajes de ahorro en la demanda energética del C-DdI Fundación Barredo con respecto a los datos publicados en el E4 y la cobertura suministrada por el sistema solar, es posible calcular un valor global de ahorro de energía que integre tanto los aspectos pasivos (diseño bioclimático) como los activos (sistema solar) del subproyecto SP5 (BARREDO). Los resultados obtenidos en las simulaciones de la zona de despachos se obtienen un ahorro total de un 97%. PÁG 38 de 200

41 Simulación Consumo Energético F. Barredo Solar Pasiva Solar Activa Otras fuentes Fig 18.- Resultados de consumo energético para las simulaciones del C-DdI F.Barredo La siguiente tabla resumen muestra los resultados de demanda de energía, fracción solar aportada por la instalación solar y los porcentajes de ahorro del C-DdI Fundación Barredo con respecto a los edificios de referencia: Tabla IV.- Resumen de resultados de las simulaciones del C-DdI Barredo C-DdI SP5 BARREDO. TÉCNICAS PASIVAS CALEFACCIÓN REFRIGERACIÓN DEMANDAS ZONAS DE USO DE OFICINAS (kwh/año) DEMANDAS ZONAS DE USO DE OFICINAS (kwh/añom 2 ) 15 2 PORCENTAJE DE AHORRO RESP EDIFICIO REFERENCIA 1 78% 83% PORCENTAJE DE AHORRO RESP EDIFICIO REFERENCIA 2 31% 3% PORCENTAJE DE AHORRO RESP EDIFICIO REFERENCIA E4 69% 98% C-DdI SP5 BARREDO. SISTEMA SOLAR ACTIVO CALEFACCIÓN REFRIGERACIÓN Demanda C-DdI Incluyendo Sistemas Pasivos (kwh/año) Demanda Representativa de Despachos (kwh/añom 2 ) Ocupación (personas) m 2 C-DdI Radiación Disp Superf Inclinada (kwh/año) Radiación Disp Superf Inclinada (kwh/año m 2 ) Energía Solar Captada (kwh/año) Energía Solar Captada por m 2 (kwh/año m 2 ) Energía Solar Cedida C-DdI (kwh/año) Superficie instalación solar (m 2 ) Rendimiento captador 0.82/ /3.97 Acumulación solar (L) Número máquinas 5 5 FRACCIÓN SOLAR 33% 53% SP1 del C-DdI del SP6-CEDER La cobertura solar alcanzada por el sistema para suministrar la energía demandada por los despachos del C-DdI Fundación Barredo, alcanza porcentajes que oscilan entre el 30% y el 70% en invierno y entre el 90% y el 100% en verano. PÁG 39 de 200

42 Teniendo en cuenta los porcentajes de ahorro en la demanda energética del C-DdI CEDER con respecto a los datos publicados en el E4 y la cobertura suministrada por el sistema solar, es posible calcular un valor global de ahorro de energía que integre tanto los aspectos pasivos (diseño bioclimático) como los activos (sistema solar) del subproyecto SP6 (CEDER). Los resultados obtenidos en las simulaciones de la zona de despachos se obtienen un ahorro total de un 85% Fracción Solar Invierno Fracción Solar Verano Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Fig 19.- Cobertura solar durante el invierno y el verano en CEDER Simulación Consumo Energético CEDER Solar Pasiva Solar Activa Otras fuentes Fig 20.- Resultados de consumo energético para las simulaciones del C-DdI CEDER En la siguiente tabla se muestran los resultados de demanda de energía, fracción solar aportada por la instalación solar y los porcentajes de ahorro del C-DdI CEDER con respecto a los edificios de referencia: Tabla V.- Resumen de resultados de las simulaciones del C-DdI del CEDER C-DdI SP6 CEDER. TÉCNICAS PASIVAS CALEFACCIÓN REFRIGERACIÓN DEMANDAS ZONAS DE USO DE OFICINAS (kwh/año) DEMANDAS ZONAS DE USO DE OFICINAS (kwh/añom 2 ) PORCENTAJE DE AHORRO RESP EDIFICIO REFERENCIA 1 55% 0*% PORCENTAJE DE AHORRO RESP EDIFICIO REFERENCIA 2 79% 7% PORCENTAJE DE AHORRO RESP EDIFICIO REFERENCIA E4 28% 89% * Las demandas de refrigeración son muy pequeñas frente a la calefacción. PÁG 40 de 200

43 C-DdI SP6 CEDER. SISTEMA SOLAR ACTIVO CALEFACCIÓN REFRIGERACIÓN Demanda Total C-DdI (kwh/año) Demanda Representativa de Despachos (kwh/añom 2 ) 20 6 Ocupación (personas) Superficie C-DdI (m 2 ) Radiación Disp Superf Inclinada (kwh/año) Radiación Disp Superf Inclinada (kwh/año m 2 ) Energía Solar Captada (kwh/año) Energía Solar Captada por m 2 (kwh/año m 2 ) Energía Solar Cedida C-DdI (kwh/año) Superficie instalación solar (m 2 ) Rendimiento captador 0.82/ /3.97 Acumulación solar (L) Número máquinas 5 5 FRACCIÓN SOLAR 47% 97% Universidad de Almería (UAL) Se ha realizado un estudio desde el punto de vista experimental de los valores de transmitancia para algunas de las soluciones constructivas realizadas en el CD-I CIESOL y cuál es la aplicación práctica que el conocimiento de estos datos nos puede ofrecer a través de una Auditoría Energética. Usando como herramienta la Auditoría Energética se podrá conocer con total exactitud cuál es la realidad energética del C-DdI, siendo en la primera fase de esta auditoría en donde se va a desarrollar el estudio de materiales, a fin de obtener valores empíricos de la transmitancia de uno de los elementos constructivos, fachada ventilada, empleados en el CD- I CIESOL, que se encuentra ubicado en la Universidad de Almería. Resultados esperados: Se pretende comprobar si los resultados de transmitancia obtenidos por la aplicación informática LIDER para la verificación de las exigencia de la demanda energética (HE1), establecida en el Documento Básico de Habitabilidad y Energía del Código Técnico de la Edificación, son del mismo orden que los obtenidos por cálculos directos basados en medidas reales de temperaturas, flujos y velocidad del aire. Ámbito de aplicación: Dar un paso más en el diseño integrado de un sistema constructivo que permita comportarse a la edificación como un sistema energéticamente activo. Los resultados obtenidos se presentarán en el próximo apartado Universidad de Oviedo (UNIOVI) En este Subproyecto, el equipo investigador de la Universidad de Oviedo (UNIOVI) ha realizado trabajos previos de simulación y análisis del cumplimiento de normativas aplicables, orientados al C-DdI de San Pedro de Anés (construcción in situ de la ventana solar, obtención de un año típico meteorológico, simulaciones dinámicas, etc.). Esencialmente, el objetivo consistió en corroborar las conclusiones obtenidas por el equipo del CIEMAT en sus estudios previos y familiarizarse con los objetivos del proyecto. También se hicieron búsquedas bibliográficas exhaustivas acerca de la tecnología de frío solar e informes sobre fabricantes nacionales de calderas de biomasa, eventualmente PÁG 41 de 200

44 aplicables a los edificios de Asturias y Soria. Se calcularon requerimientos térmicos y se hicieron recomendaciones sobre la elección de las calderas, así como el dimensionado del silo bajo el nivel del suelo. Estos estudios dieron lugar a tener que realizar un estudio climatológico exhaustivo de esa zona climática que se vio plasmado en la elaboración y posterior edición de un Mapa Solar de Asturias..ACCIONA En el SP 1 se han realizado investigaciones sobre el comportamiento energético de diferentes medidas bioclimáticas, abordando tanto el estudio de materiales como del diseño arquitectónico para, mediante simulaciones software, validar los ahorros energéticos que se consiguen con la implantación de estas estrategias pasivas. En el contexto del SP1 (TRABAJOS PREVIOS), se han aplicado todas estas investigaciones al C-DdI de la Plataforma Solar de Almería SP4 (PSA), con objeto de alcanzar los ahorros energéticos marcados en el proyecto. A través de estas simulaciones y el análisis de sus resultados se ha llegado a una serie de conclusiones técnico-económicas sobre las distintas estrategias energéticas, susceptibles de ser implantadas en los proyectos de edificación con el objetivo final de reducir los consumos energéticos. Con nuestra participación en el SP1 (TRABAJOS PREVIOS) se ha conseguido la experiencia necesaria en simulación y análisis de resultados, realizándose además un catalogo de medidas energéticas aplicables en la actualidad a las fases de estudio de contratación donde se ofertan soluciones energéticamente sostenibles, aplicando posteriormente en las fases de construcción y operación de proyectos de edificación que construye ACCIONA. DRAGADOS La dirección de I+D+i de DRAGADOS, con la ayuda del personal especializado de la dirección técnica, realizó un exhaustivo informe con el fin de aportar las recomendaciones desde el punto de vista técnico respecto al proyecto integrado de instalaciones convencionales y no convencionales que se ha desarrollado para el Contenedor-Demostrador de Investigación (C-DdI) del CEDER en Lubia, Soria ( Subproyecto 6). A partir de una minuciosa revisión del proyecto de instalaciones del análisis de los equipos seleccionados, del estudio de su integración funcional, constructiva, económica y arquitectónica, y del análisis del diseño del acoplamiento de los sistemas solares y renovables con los convencionales, se elaboró una serie de consideraciones y/o recomendaciones, adjuntas en el documento anejo: DRAGADOS_Arfrisol SP1 (TRABAJOS PREVIOS)_Valoración del proyecto de instalaciones del Ceder OHL Los trabajos de investigación llevados a cabo por el departamento especializado en edificación de la Dirección Técnica de OHL, S.A. se articulan en base a los objetivos del PSE en relación al análisis, selección y diseño de detalle de elementos constructivos avanzados, para su aplicación específica en la eficiencia energética del proyecto correspondiente al C- DdI, ED-70 CIEMAT, situado en la Avenida de la Complutense de Madrid. En resumen han consistido en el estudio y desarrollo de diversas soluciones constructivas para implementación de sistemas pasivos y activos de ahorro de energía primaria, tales que optimicen el comportamiento físico medio-ambiental del C-DdI en su entorno climatológico específico, disminuyendo al máximo la demanda energética aportada PÁG 42 de 200

45 por combustibles fósiles no renovables mediante el aprovechamiento de la energía solar gratuita. Este C-DdI parte de un diseño arquitectónico previo al PSE-ARFRISOL, basado en soluciones constructivas convencionales, sobre el que se sustituyen, incorporan y modelizan los siguientes elementos y aspectos de eficiencia del campo de I+D en energía solar aplicando al diseño: - Elementos bioclimáticos de ahorro energético pasivo en base a materiales y soluciones técnicas constructivas eficientes energéticamente. - Integración de elementos solares activos en concordancia con el valor añadido de los sistemas constructivos pasivos. - Compatibilización de las instalaciones solares activas, térmica y fotovoltaica, con aporte de innovaciones prototipo en coordinación con instalaciones convencionales exigidas por la operativa funcional específica del SP3 (ED 70- CIEMAT). Los análisis realizados en el SP1 (TRABAJOS PREVIOS) y su concreción en el diseño específico del contenedor SP3 (ED 70-CIEMAT) han contribuido al desarrollo práctico, mejora y avance de la metodología propia de OHL en procedimientos de optimización de la eficiencia energética aplicada a la edificación. Lógicamente esta experiencia ha sido aprovechada en propuestas posteriores con similares objetivos enmarcados en la disminución de la demanda energética primaria de los edificios. SOLIKER (Antes GRUPO UNISOLAR) La misión de Soliker (Antes GRUPO UNISOLAR) en este subproyecto ha consistido en establecer unas especificaciones básicas para introducción, de manera eficaz, del frío solar buscando la optimización del funcionamiento tanto desde el punto de vista energético como operativo; reduciendo las necesidades de interconexión o especificaciones de funcionamiento de forma que la Operación y Mantenimiento (O+M) fuese efectiva y de mínimo coste. Como se vio desde el comienzo del desarrollo del PSE la integración de muchos subsistemas, tanto de oferta como de demanda, requiere un sistema de gestión complejo pero clave para lograr adecuados niveles de eficiencia energética. Soliker diseñó los esquemas de principio y en colaboración con el resto de socios: bioclimática, máquinas de absorción, calderas de biomasa, captadores solares térmicos, paneles fotovoltaicos, etc., fue afinando el P&I (pipe & instrumentation) hasta definir una serie de especificaciones y recomendaciones a tener en cuenta a la hora de de acometer los diferentes C-DdI s. Debe señalarse que en la problemática de analizar la dinámica de estos C-DdI s surgen una serie de desajustes en los balances energéticos, especialmente cuando éstos están referidos a periodos cortos, transitorios por paso de nubes, por caída fuerte e instantánea de potencia solar o disparo de alguna fuente de suministro, aunque se han previsto almacenamientos inerciales que ayudan a ese tipo de impredecibles en el corto tiempo. En ese mismo sentido los transitorios de demanda suelen ser más críticos pues requieren de una estrategia de funcionamiento previa y de una planificación en los consumos. Todo este balance requiere el conocimiento profundo de las ecuaciones de transferencia de calor, precisamente objeto de las simulaciones instrumento clave para analizar las verdaderas capacidades de los circuitos y sistemas propuestos. Soliker a partir de los esquemas de principio propuestos en este SP adaptó según la tipología del edificio y la climatología de los mismos los parámetros necesarios de cada subsistema, buscando como se ha señalado una respuesta equilibrada a la oferta-demanda de cada C-DdI. PÁG 43 de 200

46 3.1.2 SUBPROYECTO 2: Contenedor-Demostrador de Investigación en la Universidad de Almería (UAL) La investigación en edificios prototipos reales, construidos para ser usados y que, además, sean en si mismos elementos a investigar (Contenedores-Demostradores de Investigación), es algo poco frecuente en Europa y muy poco en España, de ahí la importancia innovadora de este Proyecto Singular Estratégico. Se ha investigado sobre sistemas con alimentación solar activa, hasta el punto de haber llegado a una cierta grado de madurez, tanto en sistemas que aprovechan el sol para producir agua caliente y calefacción (sistemas térmicos) y para transformar la energía solar, directamente, en energía eléctrica (sistemas fotovoltaicos), así mismo en sistemas que utilizan el viento (que no es más que una consecuencia de la acción térmica del sol) para producir electricidad (sistemas eólicos), sin embargo todavía no se ha avanzado lo suficiente en conseguir edificos que sean capaces de reducir su consumo energético de una manera importante, porque la cuestión no es, únicamente, que consigamos energía del sol para alimentar la demanda de nuestras construcciones, sino que esa energía sea la mínima posible para garantizar el confort higrotérmico interior de las mismas. Conseguir esa drástica disminución de la demanda energética, es uno de los fines principales del PSE-ARFRISOL y para ello ha sido necesario tener en cuenta todas las condiciones del entorno que rodea las construcciones, tales como el clima, la orientación, las características geomorfológicas del lugar, la vegetación, las masas de agua (si existen), los materiales a utilizar, los sistemas constructivos, las estrategias pasivas, etc. En el caso del SP2 (CIESOL) estas condiciones del entorno son las siguientes: - La ubicación en zona urbana, a las afueras de la ciudad de Almería en uno de los límites del campus universitario - La orientación Norte-Sur - Un entorno de edificios universitarios - Las condiciones características del clima mediterráneo, con inviernos y veranos suaves - Una humedad relativa alta, al encontrarse al borde del mar - El gradiente térmico día-noche reducido. El caso del SP2 (CIESOL), cuando se comienzan los trabajos del PSE-ARFRISOL, el C-DdI de la UAL se encontraba en avanzado estado de construcción, que había sido realizada a partir del Proyecto de Ejecución firmado por el arquitecto D. Javier Torres Orozco el cual había sido asesorado previamente, en cuanto a las estrategias pasivas a utilizar en el diseño por el arquitecto Jefe del Grupo de Sistemas Pasivos en Urbanismo y Edificación de la Unidad de Eficiencia Energética en Edificación del CIEMAT, D. Roberto Bosqued García, por tratarse de un edificio situado prácticamente al borde del mar, con una buena orientación Norte-Sur y situado en un clima mediterráneo suave. Dado el avance de las obras de este C-DdI, ha servido como elemento previo de experimentación a los demás C-DdI del PSE-ARFRISOL El Supbroyecto se ha realizado mediante la ejecución de 4 fases que se explican exhaustivamente en el Informe Final del SP2 (CIESOL) y que son las siguientes: Fase 2c: Planificación de la Obra Fase 2d: Ejecución de la Obra PÁG 44 de 200

47 Fase 2e: Control de la Obra y de todas las Instalaciones Fase 2f: Recepción final del C-DdI del CIESOL. El proyecto y la dirección de obra corrieron a cargo del arquitecto D. Javier Torres Orozco y la dirección material de la obra al arquitecto técnico D. Juan Emilio Gómez y fue construido por la empresa JARQUIL Las obras del C-DdI concluyeron el 16 de diciembre de 2005 y fue inaugurado oficialmente por el Rector Magnífico de la Universidad de Almería, Dr. D. Alfredo Martínez Almécija. La persona responsable de este Subproyecto es el Catedrático de la UAL Dr. D. Francisco Javier Batllés y los directores de Proyecto por parte del CIEMAT, el arquitecto D. Roberto Bosqued García en lo que a sistemas pasivos se refiere y el Jefe del Grupo de Análisis Energético Teórico de Edificios D. José Antonio Ferrer Tevar, en la parte correspondiente a sistemas solares activos. Descripción somera del C-DdI SP2 (CIESOL)-UAL El C-DdI se ubica dentro del solar, retranqueado de sus linderos, según dos cuerpos paralelos a las calles que forman la parcela, dejando en el centro una nave taller y un patio. Su planta se desarrolla, abrazando un patio de experimentación solar, en dos alas en forma de L, orientadas al Norte y al Este En el ala norte se ubican laboratorios en ambas plantas y en el ala Este despachos y salas de reunión, así mismo en la zona sur del ala Norte se ubica un almacén de doble altura, donde además se ubica la sala de instalaciones El acceso se realiza mediante un vestíbulo acristalado de doble altura. En la construcción se han tenido en cuenta criterios bioclimáticos que incorporen, en su conjunto, los tres conceptos que definen una construcción respetuosa con el medio ambiente: ahorro energético, integración de energías renovables y construcción sana. El cerramiento general del C-DdI es una fachada ventilada con una alta inercia térmica en su interior, que se compone de cinco elementos: Revestimiento exterior de placas cerámicas Cámara ventilada Aislamiento térmico de poliuretano proyectado Muro interior de alta inercia térmica Este cierre de fachadas se completa con un solado interior de alta inercia térmica y una cubierta plana convenientemente aislada. La distribución interior responde al programa facilitado por la Universidad de Almería, respondiendo al siguiente cuadro de superficies: PÁG 45 de 200

48 Tabla VI.- Superficies CIESOL SUPERFICIES ÚTILES, m 2 Oficinas y espacios relacionados Instalaciones Bioclimáticas, frío solar y almacén TOTAL Útil Planta baja 359,60 210,21 569,81 Útil planta primera 307,28 307,28 TOTAL ÚTIL 666,88 210,21 877,09 SUPERFICIES CONSSTRUIDAS, m 2 Planta baja 643,28 643,28 Planta primera 428,63 428,63 TOTAL CONSTRUIDA 1071, ,91 Estrategias Pasivas implementadas Orientación principal Norte-Sur, con máxima ganancia solar al Sur. Diseño diferenciado de fachadas y huecos acristalados, según orientación. Utilización de carpinterías exteriores con rotura de puentes térmicos y vidrios de doble capa con cámara de aire al vacío Aprovechamiento de la inercia térmica, mediante el empleo de fachadas ventiladas y cubiertas invertidas. Diseño en peine de fachada norte, para aprovechar el soleamiento del Este Ganancia solar directa, a través de huecos acristalados Ganancia solar para acondicionamiento de zonas comunes mediante vestíbulo acristalado. Iluminación natural cenital en zonas comunes Sombreamiento de huecos acristalados, mediante retranqueo de ventanas Sombreamiento de cubiertas, mediante campo solar térmico y pérgola fotovoltaica Ventilación natural cruzada Estrategias Activas Calefacción y ACS renovable, mediante campo solar térmico Refrigeración renovable Frío Solar, mediante campo solar térmico y maquina de absorción Sistema de intercambio energético con el terreno y supresión de torre de refrigeración. Campo solar fotovoltaico Apoyo de energía convencional, mediante caldera de gas de alta eficiencia energética. PÁG 46 de 200

49 Comportamiento invierno día Comportamiento verano día Comportamiento entretiempo día Fig 21.- Gráficas del comportamiento bioclimático Solar térmica Frío Solar Solar fotovoltaica Climatización convencional Tabla VII.- Ficha técnica del C-DdI SP2-CIESOL Captadores solares. - Superficie instalada 160 m2 1 máquina de absorción- Potencia frigorífica 70 kw. Campo solar fotovoltaico. - Potencia instalada 9,3 kwp 1 caldera de gas natural. / Bomba de calor. Vista general Este y Norte Vista general - Norte PÁG 47 de 200

50 Vista general Este y Sur Vista campo térmico y fotovoltaico Tabla VIII.- Resultados obtenidos por simulación Calificación Energética Demanda energética (kw.h/m2.año) Ahorros Calefacción Refrigeración 13,96 9,49 Ahorros: Sist. Pasivos 40 %- Sist. Solares Activos 56 % - Instalaciones Convencionales 4 %. Tabla IX.- Sobrecostes Sobrecostes Sobrecoste de los sistemas pasivos (%) Sobrecoste de los sistemas activos (%) Sobrecoste total del C-DdI (%) En relación con el coste de la obra civil 5, En relación con el coste de las instalaciones , En relación con el coste total del C-DdI 3,65 10,08 13,73 Es importante destacar que estos sobrecostes, son debidos en gran medida, a su condición de prototipos para la investigación, por lo que en condiciones de construcción generalizada los mismos no deberían existir. Los socios participantes en este subproyecto, han sido los siguientes, resumiéndose su participación como se describe a continuación: PÁG 48 de 200

51 Universidad de Almería (UAL) Con la creación en 2004 del Centro de Investigación de Energía Solar CIESOL (Centro mixto entre la UAL y el CIEMAT), la UAL decide dotar al centro de un edificio propio ubicado en la zona norte del Campus Universitario. Dicho edificio alberga la dirección del centro, laboratorios para investigadores, despachos, sala de conferencias y dos naves para la realización de ensayos. Desde el principio este C-DdI fue concebido para aplicar técnicas de arquitectura bioclimática, favorecer el uso de las energías renovables y conseguir un ahorro sustancial de energía convencional. Así en su fachada sur se diseñó una superficie inclinada para albergar un campo de captadores solares planos para suministrar la energía térmica necesaria para la climatización del C-DdI. También se tuvo en cuenta la infraestructura necesaria para albergar una planta fotovoltaica que suministre la energía necesaria para la iluminación del C-DdI. CIEMAT La Unidad de Eficiencia Energética en Edificación (UiE3) ha realizado trabajos de asesoramiento científico-técnico al arquitecto autor del proyecto y director de la obra del C- DdI CIESOL, trabajos de coordinación general de los sistemas pasivos y de los activos basados en energías renovables, mediante el asesoramiento y coordinación científico-técnica al proyecto y la dirección de obra. Además ha realizado estudios de soleamiento y de obstrucción solar de la fachada sur y de los edificios colindantes y ha apoyado la integración arquitectónica de las instalaciones térmicas y fotovoltaicas. ATERSA El primer estudio realizado para este subproyecto fue el de un sistema autónomo global para cubrir todos los consumos del C-DdI. Con esta premisa, se analizaron tres propuestas: 1ª Propuesta: Sistema autónomo Global para consumos de iluminación del C-DdI. 2ª Propuesta: 2 sistemas independientes, uno para cada planta. 3ª Propuesta: 4 sistemas para 4 grupos de consumo de Wh/día. La primera propuesta requiere de una cantidad de módulos fotovoltaicos elevada para el espacio disponible en el C-DdI, además de una sala de baterías que no está prevista. Desde el punto de vista económico, el sistema con acumuladores incrementa el coste del kwh generado, lo que va en contra de los objetivos de viabilidad de los sistemas empleados en el proyecto. La segunda y la tercera propuesta son similares a la primera fraccionada en dos y cuatro partes respectivamente, y no se resuelven ninguno de los inconvenientes indicados anteriormente para la primera propuesta. La conclusión de estos primeros análisis es que no es viable la utilización de sistemas autónomos con baterías para este proyecto. Considerados los resultados anteriores y puesto que el C-DdI tiene red eléctrica de la compañía distribuidora, se optó por realizar una CENTRAL FOTOVOLTAICA CONECTADA A LA RED ELÉCTRICA, de tal manera que la energía generada se autoconsumiera, funcionando como un sistema de ahorro energético. Una vez analizada esta nueva propuesta se comprueba que los consumos del C-DdI son muy coincidentes en el tiempo con las horas de máxima generación solar, lo que producirá un autoconsumo directo de la energía muy importante. Por otra parte, el PÁG 49 de 200

52 dimensionado del sistema se puede ajustar al espacio disponible y no es necesaria una sala de máquinas para los equipos auxiliares, por lo que se concluye que esta opción es la más viable tanto desde el punto de vista técnico como económico. Una vez tomada esta decisión, se trabajó en encontrar la mejor solución para la ubicación de los módulos fotovoltaicos. Después de estudiar las distintas alternativas, el grupo de trabajo del SP2 (CIESOL) consideró como mejor solución la implantación inclinada a 30º. El diseño de la estructura a 30º sobre el C-DdI existente plantea multitud de posibles ubicaciones posibles. Las consideraciones de tipo estético del C-DdI, las estructurales y los requerimientos técnicos hacen difícil la selección de una ubicación. Finalmente, el sistema fotovoltaico queda integrado y dotado de un sistema de ahorro energético que consideramos óptimo para el C-DdI, ya que se amortizará en un periodo de unos 10 años con una esperanza de vida superior a los 35 años. Las conclusiones que se han obtenido del proyecto han dado como resultado un criterio de implantación de sistemas fotovoltaicos en C-DdI s en el que se describe la arquitectura del sistema más flexible y económico para su integración en la edificación, sirviendo de ejemplo para futuras integraciones fotovoltaicas. SOLIKER (Antes GRUPO UNISOLAR) Por parte de Soliker se aplicaron las especificaciones generales derivadas del SP1 (TRABAJOS PREVIOS) en la que se señalaban esquemas de principio. Una vez adaptados a las necesidades del C-DdI muy relacionado con la climatología, se llevó a cabo un análisis de las ofertas para seleccionar desde el punto de vista económico y técnico la más adecuada. En este C-DdI la combinación de frío solar y su transformación por una máquina de absorción de probada eficacia seguramente ha sido la decisión más ajustada y en parte el éxito de la respuesta energética obtenida. Respecto al banco de captadores no ha presentado ninguna problemática especial, fuera de la necesidad de que el mantenimiento se lleve a cabo de forma muy estricta dadas las condiciones de sobrecalentamiento que pueden aparecer en una instalación implantada en una zona de lata insolación. En la parte pasiva debe señalarse que los elementos y subsistemas propuestas han sido también la clave de que el C-DdI responda con cierta celeridad a los cambios de demandas en salas, oficinas, etc. En relación a las instalaciones de generación fotovoltaica solamente señalar que la integración del campo de paneles, aunque algo forzada por el espacio, presenta en algún punto una serie de interferencias críticas y que se pueden solucionar modificando la salida de vahos de las torres o la eliminación de las mismas. La integración de pozos geotérmicos para sumideros de calor está funcionando correctamente y ha permitido aumentar la capacidad de evacuación del calor clave para el correcto funcionamiento de todo el sistema de climatización SUBPROYECTO 3: Contenedor-Demostrador de Investigación en el CIEMAT (ED. 70) Valen las consideraciones generales expuestas en el SP2 (CIESOL), siendo los condicionantes particulares los siguientes - La ubicación en zona urbana, al norte de la ciudad de Madrid. - La orientación Norte-Sur - Un entorno muy vegetado PÁG 50 de 200

53 - Las condiciones climáticas continentales suaves, con temperaturas muy elevadas en verano y relativamente frías en invierno. - Humedad relativa baja en verano y media en invierno. - El gradiente térmico día-noche muy pequeño en verano y más acusado en invierno. El C-DdI del SP3 (ED 70-CIEMAT) es ampliación del Edificio 70 del CIEMAT, y por razones de normativa municipal, debe ser una continuación del mismo y prácticamente una réplica. Ello supone una importante dificultad a la hora de establecer las estrategias pasivas o bioclimáticas ya que algunas de las más importantes, como la orientación, la compacidad, la diferenciación de huecos y fachadas, según las diferentes orientaciones, ya esta definido a priori por la mencionada normativa No obstante, gracias a un minucioso estudio de la climatología y de la realización de sucesivas simulaciones energéticas que se relacionan en el Subproyecto 1, se ha podido conseguir un C-DdI de muy alta eficiencia energética. El Supbroyecto se ha realizado mediante la ejecución de 6 fases que se explican exhaustivamente en el Informe Final del SP3 (ED 70-CIEMAT) y que son las siguientes: Fase 3a: Elaboración del Proyecto Fase 3b: Revisión del Proyecto Fase 3c: Planificación de la Obra Fase 3d: Ejecución de la Obra Fase 3e: Control de la Obra y de todas las Instalaciones Fase 3f: Recepción final del C-DdI CIEMAT ED70. El proyecto y la dirección de obra corrieron a cargo de la Unidad de Arquitectura y Obras del CIEMAT, siendo el arquitecto firmante del proyecto y la dirección de obra D. Juan Carlos Gutiérrez García siendo la dirección material de la obra asumida por los arquitectos técnicos D. José Luis Mendoza Meléndez (qepd), D. Jesús Sebastián Alfaro, el ingeniero técnico D. Jesús A. Díaz García y la empresa 3i Ingeniería y fue construido por la empresa Obrascon, Huarle, Lain (OHL) Las obras del C-DdI Ed70, comenzaron en febrero de 2006 y concluyeron en marzo de 2008 La persona responsable de este Subproyecto es el actual Director General Adjunto y Director del Departamento de Energía del CIEMAT D. Ramón Gavela González y los directores de Proyecto por parte del CIEMAT, el arquitecto jefe del Grupo de Sistemas Pasivos en Urbanismo y Edificación, D. Roberto Bosqued García en lo que a sistemas pasivos se refiere y el Jefe del Grupo de Análisis Energético Teórico de Edificios D. José Antonio Ferrer Tevar, en la parte correspondiente a sistemas solares activos. Descripción somera del C-DdI SP3-Ed 70 El Contenedor-Demostrador de Investigación ED 70 es un edificio ubicado en la parcela este del Centro de Madrid del CIEMAT. Está concebido como un edificio de oficinas y laboratorios, al servicio de las Divisiones de Hematopoyesis y Biomedicina Epitelial de este Organismo. Se desarrolla en tres plantas sobre rasante con predominio de las líneas puras y los planos horizontales sobre los elementos verticales. Es, por otra parte, ampliación de otro existente, por lo que se ha guardado, en lo posible, una semejanza estética exterior con el mismo. Los condicionantes del planeamiento municipal se han salvado satisfactoriamente tras mantener diversas reuniones y obtener finalmente la aprobación de la modificación de la licencia urbanística ya concedida para posibilitar la instalación de la pérgola PÁG 51 de 200

54 que sirve de base a los paneles solares, los elementos de sombreamiento en fachada y la formación de la fachada técnica en la fachada oeste para posibilitar los tendidos de instalaciones generales y solares. El C-DdI alberga en su planta baja las oficinas del personal de las Divisiones que trabajan en el mismo. En la planta primera se ubican los laboratorios de centrifugación, biología molecular, electroforesis y cultivos. En la planta segunda están los laboratorios de citometría, salas blancas GMP, cultivos, histología y microscopia confocal. En la planta sótano se encuentran los equipos de las instalaciones de climatización, convencional y solar, de calefacción y de servicios del C-DdI (criogenia, congelación, gestión de residuos, etc.). También se han ubicado en esta planta módulos de preparación de material estéril, histología/microscopia y cámara oscura. Finalmente, en planta tercera hay una galería de servicios y terraza con los equipos de aire acondicionado. Sobre la terraza se ubica una pérgola que contiene los paneles solares térmicos. La distribución interior responde al programa facilitado por el CIEMAT, respondiendo al siguiente cuadro de superficies: Tabla X.- Superficies del C-DdI, Ed70-CIEMAT SUPERFICIES ÚTILES, m 2 Oficinas, laboratorios y espacios relacionados Instalaciones bioclimáticas y frío solar TOTAL Útil Planta sótano 299,46 85,00 384,46 Útil Planta baja 396,71 396,71 Útil planta primera 392,58 392,58 Útil planta segunda 395,36 395,36 Útil planta cubierta 142,00 142,00 TOTAL ÚTIL 1.626,11 85, ,11 SUPERFICIES CONSSTRUIDAS, m 2 Planta sótano 370,00 101,70 471,70 Planta baja 471,70 471,70 Planta primera 471,70 471,70 Planta segunda 471,70 471,70 Planta cubierta 160,50 160,50 TOTAL CONSTRUIDA 1945,60 101, ,30 Estrategias Pasivas implementadas Orientación principal Norte-Sur, con máxima ganancia solar al Sur. Aprovechamiento de la inercia térmica, mediante el empleo de fachadas ventiladas y cubiertas invertidas. Diferentes espesores de aislamiento, según orientación Utilización de carpinterías exteriores con rotura de puentes térmicos y vidrios de doble capa con cámara de aire al vacío, siendo bajo-emisivos los de la fachada norte, para evitar pérdidas térmicas. Ganancia solar directa, a través de huecos acristalados. Sombreamiento de huecos acristalados al sur, mediante parasoles fotovoltaicos PÁG 52 de 200

55 Sombreamiento de cubiertas, mediante pérgola solar térmica Ventilación natural cruzada.. Comportamiento invierno-día Comportamiento verano-día Fig 23.- Gráficas del Comportamiento bioclimático Vista general Norte y Oeste Vista general Sur y Oeste Vista aérea Campo solar térmico Detalle parasoles fotovoltaicos fachada sur Fig 24.- Imágenes más representativas del C-DdI SP3-Ed 70 PÁG 53 de 200

56 Estrategias Activas Calefacción y ACS renovable, mediante campo solar térmico Refrigeración renovable, mediante campo solar térmico con maquinas de absorción e impulsión por inductores. Control inteligente de la iluminación. Campo solar fotovoltaico. Apoyo de energía convencional, mediante calderas de gas de alta eficiencia energética. Tabla XI.- Ficha técnica del C-DdI SP3-Ed 70 Solar térmica Frío Solar Solar fotovoltaica Calefacción convencional Refrigeración convencional Recuperación de calor Captadores solares (TIM).- Superfície instalada 180 m2 4 máquinas de absorción.- Potencia total kw. Campo solar fotovoltaico.- Potencia instalada 5.7 kwp 2 calderas de gas natural (170 kw/maq). 2 enfriadoras agua-aire (200 kw/maq). De alta eficiencia Tabla XII.- Resultados obtenidos por simulación Calificación Energética Demanda energética (kw.h/m2.año) Ahorros Simulación Demanda Energética ED70 Calefacción Refrigeración Bioclimática Solar Activa Otras fuentes 8,33 35,23 Ahorros: Sist. Pasivos 51 % - Sist. Solares Activos 43 % - Instalaciones Convencionales 6 %. Tabla XIII.- Sobrecostes Sobrecostes Sobrecoste de los sistemas pasivos (%) Sobrecoste de los sistemas activos (%) Sobrecoste total del C-DdI (%) En relación con el coste de la obra civil 1, En relación con el coste de las instalaciones , En relación con el coste total del C-DdI 1,16 7,16 8,32 PÁG 54 de 200

57 Nota importante: Los datos mostrados en el gráfico de ahorros, corresponden a los valores globales de climatización del C-DdI, mientras que los valores detallados de calefacción y refrigeración, se incluyen en el apartado SUBPROYECTO 1: Trabajos previos a la Construcción de los Contenedores- Demostradores de Investigación (C-DdI) Es importante destacar que estos sobrecostes, son debidos en gran medida, a su condición de prototipos para la investigación, por lo que en condiciones de construcción generalizada los mismos no deberían existir. Los socios participantes en este subproyecto, han sido los siguientes, resumiéndose su participación como se describe a continuación: CIEMAT Han participado 2 Unidades del CIEMAT, en primer lugar la Unidad de Arquitectura y Obras, autora del proyecto y directora facultativa de las obras, y en segundo lugar la Unidad de Eficiencia Energética en Edificación (UiE3) que ha realizado trabajos de coordinación general de los sistemas pasivos y de los activos basados en energías renovables, mediante el asesoramiento y coordinación científico-técnica al proyecto y la dirección de obra Además la UiE3 ha realizado los estudios de soleamiento y de obstrucción solar de la fachada sur y de los edificios colindantes y ha apoyado la integración arquitectónica de las instalaciones térmicas y fotovoltaicas y ha asistido a la Dirección Facultativa durante la ejecución de la obra, asistiendo a las reuniones que durante su ejecución se plantearon. OHL La participación de OHL en el SP3 (ED 70-CIEMAT) ha abarcado prácticamente todas las fases de investigación en el desarrollo del diseño bioclimático, la planificación y la construcción, así como la complementaria coordinación de las empresas tecnológicas intervinientes en el ámbito de la energía solar en sus dos aplicaciones básicas, térmica y fotovoltaica, con la correcta integración de sus sistemas en la arquitectura. Elementos bioclimáticos de ahorro energético pasivo en base a materiales y soluciones técnicas constructivas avanzadas: Diseño optimizado de fachadas con inercia térmica y piel exterior transventilada. Incorporación de pérgola solar sobre la terraza del C-DdI con la finalidad principal de obtener superficie libre de sombras para ser el soporte de los captadores solares térmicos, con la ventaja adicional de disminuir la radiación directa sobre las cubiertas. Desarrollo de parasoles especiales acoplados a los vanos, tales que eviten la radiación perjudicial en verano, con función adicional fotovoltaica. Desarrollo de la fachada técnica en testero que permite canalizar y conexionar todas las instalaciones, convencionales y solares, entre la planta sótano y los equipos situados en cubierta y pérgola solar sobrepuesta. En esta actividad OHL ha jugado un papel primordial en el estudio y selección de soluciones de diseño constructivo, al tiempo que ha aplicado técnicas de I+D como constructor especializado del C-DdI ED70. Integración y coordinación de los elementos solares activos en sintonía con los sistemas pasivos que, bajo la supervisión de expertos de la Unidad de Eficiencia Energética en la Edificación del CIEMAT, incluyen los siguientes sistemas: PÁG 55 de 200

58 Instalación de energía solar térmica diseñado por GAMESA SOLAR. Instalación de frío solar diseñado por SOLIKER (Antes GRUPO UNISOLAR). Instalación de energía solar fotovoltaica diseñado por ISOFOTON. Todos estos elementos conexionados adecuadamente con las instalaciones convencionales del C-DdI, dirigidos por un sistema de control y monitorización que permite el seguimiento de la respuesta del C-DdI ante las variables climáticas de la forma más eficaz. El análisis, el estudio I+D y el posterior desarrollo de estos sistemas constructivos se ha concretado necesariamente mediante detalles constructivos gráficos, es decir planos de construcción, de tal manera que han servido para su eficaz aplicación práctica directa en la ejecución del C-DdI objeto del subproyecto SP3 (ED 70-CIEMAT). Por tanto, los sucesivos planos constructivos de detalle, generados para fabricación de elementos industrializados en taller, han constituido las herramientas principales de trazabilidad del trabajo en la actividad I+D que OHL ha desarrollado en coordinación con los restantes equipos de investigación. Toda esta documentación técnica generada para el SP3 (ED 70-CIEMAT) ha sido sometida a la inspección directa de AENOR conforme a la norma ISO 9001 con resultado favorable en lo que respecta al procedimiento de diseño aplicado. En los aspectos prácticos de la construcción del C-DdI, OHL como constructor especializado ha aplicado sus metodologías de I+D relativas a la organización, los medios y los sistemas más eficaces de cara a realizar una correcta planificación de la construcción, con la calidad requerida por el diseño bioclimático, el acoplamiento de las instalaciones convencionales, las instalaciones de los sistemas solares y su integración arquitectónica, así como los mínimos plazos de cadena crítica demandados por el complejo proceso feed-back de investigación e implementación de las diversas tecnologías prototipo. La actividad investigadora ha abarcado al proceso constructivo con la optimización y sistematización de elementos, empleando métodos industriales en envolventes de fachada trans-ventilada e industrializando elementos singulares como los parasoles de acero inoxidable soporte de paneles fotovoltaicos encapsulados de vidrio laminar y las estructuras de la pérgola solar. El desarrollo de estos sistemas constructivos en taller ha permitido garantizar su control de fabricación, su calidad y su eficaz montaje en obra, con un valor adicional en cuanto a la seguridad en la construcción. Todos los trabajos de OHL en este subproyecto SP3 (ED 70-CIEMAT) han sido realizados en estrecha colaboración con el arquitecto D. Juan Carlos Gutiérrez García de la Unidad de Arquitectura y Obras del CIEMAT, autor del proyecto y director de las obras. La total implicación en el SP3 (ED 70-CIEMAT) y su concreción práctica en la ejecución específica del contenedor, ha contribuido al desarrollo práctico y avance de la metodología propia de OHL en procesos de construcción orientados a la eficiencia energética aplicada a la edificación. 9 REN (Antes Gamesa Solar) Las líneas de investigación llevadas a cabo por 9Ren han sido las siguientes: SISTEMA SOLAR TÉRMICO Desarrollo del captador solar de alta eficiencia, dotado de aislamiento (Transparent Insulation Material - TIM) en la cubierta transparente para disminuir las perdidas térmicas por convección, lo que le permite alcanzar al fluido caloportador la temperatura necesaria para abastecer a la máquina de frío solar. PÁG 56 de 200

59 Comparación con los resultados de los modelos analíticos del comportamiento de los captadores térmicos y de los resultados empíricos obtenidos en el ensayo de los captadores. Estudio de las temperaturas dentro de un captador solar térmico con aislamiento transparente, para lo cual se ha sometido a condiciones extremas, incluyendo el estancamiento en días de alta irradiación y calor. Los ensayos se han realizado en el banco de ensayos de 9REN, introduciendo sondas de contacto interiores en el captador en los puntos más críticos. Estudio del conexionado del campo de captación, así como del caudal de trabajo para obtener las mayores temperaturas de salida posibles. Desarrollo de elementos estructurales: Análisis de cargas y de hipótesis de cálculo del Código Técnico de la Edificación. Estudio de soluciones que faciliten el montaje y la versatilidad en el tipo de cubierta. Soluciones que permitan una integración arquitectónica idónea. Análisis del perfil de temperaturas diario y de distintos parámetros de control del estancamiento. Identificación de las estaciones críticas. En cuanto al desarrollo y realización de prototipos, tras un primer análisis teórico y conceptual de las distintas alternativas existentes, se implementan dichas soluciones analizadas, con el objetivo de ensayarlas y cerrar la configuración óptima. Para ello se recurre a la realización de prototipos. El objetivo final es obtener un producto de calidad, eficiente técnicamente y dentro de la viabilidad económica. Por lo que se debe verificar si se cumple la normativa vigente, los criterios de calidad propios y valorar las prestaciones, así como, cada uno de los objetivos marcados. Estos prototipos son desarrollados con utillaje y personal de la fábrica de captadores solares térmicos de 9REN, ubicada en Almazán. Las distintas configuraciones analizadas varían principalmente en función del: Proceso de montaje Tipo de adhesión del TIM al vidrio Material y dimensiones del aislante En el desarrollo y realización de herramientas de fabricación, el trabajo realizado engloba la totalidad del proceso: diseño, definición de materiales, hojas de trabajo y realización de los mismos. En relación a los ensayos realizados, el banco de ensayos ha servido para la caracterización de captadores solares térmicos en cuanto a sus prestaciones y rendimiento. A través de este banco 9REN, ha conseguido una herramienta de gran utilidad que permite: Conocer de forma rápida y económica las prestaciones de los captadores térmicos con precisión. Se evitará así el costoso y lento proceso de realizar estos ensayos en laboratorios acreditados. 9REN podrá realizar modificaciones en los captadores y ensayarlos internamente para conocer la influencia de estos cambios. Ensayar captadores de otros fabricantes para obtener una comparación fiable frente a los de 9REN. Contrastar los resultados de la homologación de captadores solares, sobre cuya validez existen ciertas dudas. Mejorar el dominio sobre diversos componentes de las instalaciones y asentar el conocimiento de la monitorización y control de sistemas solares. PÁG 57 de 200

60 Realizar controles de calidad sobre los captadores. Realizar los ensayos correspondientes a la Norma UNE EN 1975 El banco de ensayos esta situado en la fábrica de 9REN en Almazán. El patio sur de la nave ofrece una ubicación idónea en cuanto a espacio y orientación. En principio se realizan los ensayos en exteriores, aunque se considera la posibilidad de desplazar el banco para efectuar ensayos interiores, con irradiación artificial. El banco permite ensayar captadores solares individuales. Los ensayos fundamentales son de rendimiento, para lo cual hay que conseguir una temperatura de entrada al captador estable durante varios minutos. Un depósito de 300 l concede suficiente inercia térmica al sistema para asegurar la estabilidad de esta temperatura, que se controla mediante una resistencia en el propio depósito y un aerorrefrigerador aguas arriba de éste. Ambos elementos están gobernados por un autómata, que recoge además los valores de temperatura de entrada y salida del agua en el captador solar, la irradiación solar instantánea, la temperatura ambiente, y el caudal. Los elementos hidráulicos, con la salvedad del depósito, se sitúan en una bancada para hacer posible su desplazamiento como bloque en caso de que se desee mover el banco al interior para realizar ensayos con luz artificial. Además de la bomba y la valvulería necesaria para cualquier sistema solar, incluye una válvula de asiento para la regulación del caudal. El sistema se compone de: SISTEMA DE CAPTACIÓN Captadores solares intercambiable Estructura metálica para la fijación del captador solar, la célula calibrada, y dos tramos cortos de tubería. La estructura permitirá el cambio de inclinación. Dos tramos de tubería en los que se montarán dos sondas de temperatura de inmersión. DEPÓSITO DE ACUMULACIÓN Depósito Vitrex de 300 Resistencia eléctrica de 4.5 kw. CONJUNTO HIDRÁULICO Tuberías de cobre de 18mm, incluyendo dos tramos flexibles en los puntos necesarios. Aislamientos según nuevo RITE Válvulas de corte Grupo de seguridad Vaso de expansión con manómetro incorporado Sistema de llenado Purgador Bomba Grundfos UPS Válvula de equilibrado 6 sondas de temperatura PT de estas sondas son para inmersión en la entrada y salida del colector, 1 para inmersión en el depósito y la última para temperatura ambiente. Bastidor para los elementos hidráulicos. SISTEMA DE REFRIGERACIÓN Aerorrefrigerador con potencia de enfriamiento de 3 kw INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL PLC Panasonic con dos extensiones analógicas. Cuadro eléctrico que incluye los relés necesarios para el procedimiento de control. 5 sondas de temperatura PT1000 de inmersión PÁG 58 de 200

61 Piranómetro para medición de la irradiación incidente, con salida analógica. 2 caudalímetros de precisión para medida instantánea de caudal y salida analógica. Sonda de temperatura ambiente. Una vez concluida la definición del captador, y con ello, el rendimiento del mismo, se realiza el cálculo y dimensionamiento de las instalaciones que posteriormente se han ejecutado. Para realizar una primera aproximación se ha llevado a cabo los cálculos con F-Chart, el método de las curvas, que permite realizar un cálculo de las termias que se van a entregar al dispositivo de climatización, es decir, de la contribución de la instalación solar térmica a la aportación de calor total necesario para cubrir las cargas térmicas, y de su rendimiento medio en un largo del año. El siguiente paso que se ha dado, es entrar en un nivel de desarrollo y definición de la instalación superior, simulación dinámica, TRNSYS. Una de las diferencias fundamentales radica en el nivel de detalle de los datos de partida y de los resultados obtenidos. Por un lado permite una mayor flexibilidad en las posibles configuraciones de la instalación y proporciona más información en los resultados, y por otro tiene en cuenta las perdidas en distribución, en acumulación solar, en tuberías primarias, aspectos no los contempla el F-Chart. Otros tres aspectos importantes que se han analizado con este método y que afectan sobre el rendimiento de la instalación son: el efecto de la estratificación del acumulador solar, el efecto de los distintos caudales con los que se puede trabajar y el efecto del control, autómata, y los distintos parámetros de control/funcionamiento. Al analizar estos puntos, se ha podido llegar a la optimización de la instalación, obteniendo así el mayor rendimiento posible de la misma. ISOFOTÓN INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA Diseño de prototipos En esta tarea se abordó el diseño del módulo fotovoltaico. Se optó por utilizar una configuración vidrio-vidrio, valiéndose de la amplia experiencia de la industria del vidrio en la fabricación de laminados de seguridad. Se sondearon diferentes alternativas y se realizaron varios contactos con empresas del sector, seleccionando finalmente a Vidur como la más adecuada para el desarrollo de este tipo de producto. Se evaluaron diferentes materiales encapsulantes, siendo el PVB el más indicado para este proceso, y cumpliendo con todos los requisitos de seguridad y de la normativa fotovoltaica. Ensayos Tras definir el diseño, forma y características del módulo fotovoltaico, se fabricaron algunos prototipos para realizar los ensayos correspondientes según la normativa IEC En concreto: 1) Ensayos de diodos: Medida de resistencia en directa y en inversa Caída de tensión a 10A en directa Corriente de fuga a -45 V Ensayo de durabilidad: se introduce el diodo en una estufa a 75ºC, se hace atravesar una corriente igual al 125% de la corriente de cortocircuito durante una PÁG 59 de 200

62 hora. Se mide la caída de tensión en la unión y la temperatura, comprobando que la temperatura de la unión es inferior a la máxima especificada por el fabricante (200ºC en este caso). Equipos utilizados: Sensor de temperatura: Termopar tipo T soldado al diodo Multímetro digital Sistema de adquisición de datos Data-Logger con PC. Estufa Fuente de alimentación 2) Inspección visual y medida en simulador solar Equipos utilizados: Estación de inspección visual Simulador solar Endeas 3) Ensayo de Calor-Humedad (temperatura 85 º C y humedad relativa 85 %, durante 1000 horas; según de la norma IEC 61215) Equipos utilizados: Cámara climática CT1500 Simulador solar Endeas 4) Ensayo de carga mecánica según norma IEC En el caso particular de la instalación del C-DdI que nos ocupa, hay un conjunto de prototipos de módulos fotovoltaicos con laminado de vidrio vidrio que han sufrido desperfectos. El objetivo de la solicitud es continuar con las tareas de I+D+i desarrolladas durante 2008 en este demostrador, por una parte implementar y caracterizar en campo el cambio de diseño desarrollado durante la anualidad 2008 en todos los módulos inclinados a 45 grados, y por otra parte profundizar en las causas que han motivado el fallo del diseño. El objetivo final no es otro que desarrollar productos, instalarlos y demostrar que son adecuados para aplicaciones de integración arquitectónica, siendo menos sensible a la influencia de las sombras, y constituyendo un sistema estable y duradero que asegure la fiabilidad del sistema fotovoltaico y su eficiencia energética. Durante la anualidad 2009 por tanto, se fabricaron y se sustituyeron los módulos que no han sufrido desperfectos pero son susceptibles de ello, así mismo, se llevó a cabo un rediseño y modificación del conjunto de la instalación con el objetivo de finalizar la conexión al sistema eléctrico del C-DdI Ed70. Finalmente, se profundizó en las causas que motivaron el cambio de diseño en el módulo fotovoltaico durante la anualidad 2008 y se realizaron varias simulaciones que produjeron, como consecuencia la solución de los problemas. ACCIONA Los trabajos realizados por ACCIONA en el marco del SP3 (ED 70-CIEMAT) han sido los de colaboración y coordinación entre los distintos actores encargados de la elaboración de los proyectos de instalaciones, y en especial la integración entre los sistemas convencionales y los sistemas de energías renovables: Para ello ACCIONA ha participado en la realización de las siguientes fases: Fase 3a: Elaboración del proyecto: El resultado de esa fase fue el diseño de las instalaciones y la integración de los sistemas de energías renovables. PÁG 60 de 200

63 Fase 3b: Revisión del proyecto: Esta fase consistió en la realización de las comprobaciones necesarias para detectar posibles fallos, faltas de definición y otros aspectos. Las instalaciones renovables y los distintos socios entre los que se realizó la coordinación fueron los siguientes: Solar térmico (calefacción y Agua Caliente Sanitaria): GAMESA SOLAR Frío solar (refrigeración mediante máquina de absorción): SOLIKER (Antes GRUPO UNISOLAR) Solar fotovoltaico (producción de electricidad): ISOFOTÓN Por otro lado, como parte del trabajo colaboración por parte de ACCIONA realizado en el SP3 (ED 70-CIEMAT) y a partir de los sistemas de control estudiados para el SP4 (PSA), ACCIONA colaboró en la selección de un sistema de control único para todos los C-DdI s del proyecto ARFRISOL de manera que se pudieran centralizar la monitorización de datos y se puedan correlacionar los datos obtenidos en cada uno de los C-DdI s. Para lo cual se trabajó en las diferentes fases para definir el sistema de control de las instalaciones: Solicitar a las ingenierías y empresas tecnológicas los esquemas de principio de las instalaciones (renovables y convencionales). Generar un listado de puntos de control en base al realizado para el SP4 (PSA). Preseleccionar los sistemas de gestión técnicas que cumplieran con los siguientes criterios: - SCADA. - Controladores libremente programables. - Entorno de programación abierto. - Posibilidad de integraciones de otros sistemas (fotovoltaico, máquinas de absorción ). - Posibilidad de centralizar la información de todos los contenedoresdemostradores de investigación. Los trabajos desarrollados por ACCIONA en el marco del SP3 (ED 70-CIEMAT) han aportado valor tanto dentro del proyecto ARFRISOL en el cumplimiento de sus ambiciosos objetivos, como para ACCIONA ya que toda esta experiencia ha sido puesta en valor en los proyectos de ejecución de edificios energéticamente que ACCIONA oferta y construye actualmente. SOLIKER (Antes GRUPO UNISOLAR) Como responsable de aplicar el esquema de principio analizado y simulado en el SP1 (TRABAJOS PREVIOS), Soliker revisó el P&I del C-DdI especialmente en lograr el equilibrio de oferta solar para la climatización, punto crítico frente a la aportación de calor al edifico en invierno con una demanda perfectamente asumible por el campo de captadores dimensionado para las fuertes cargas de frío. La fragmentación de potencia de máquinas y la posibilidad de gestionarlas de forma separada ha obligado a aumentar la complejidad de los sistemas de aislamiento e integración con gestión máquina a máquina. Adicionalmente los sistemas de generación fotovoltaica basados en los parasoles activos ha sido una propuesta PÁG 61 de 200

64 interesante pero compleja. Sin duda las características más críticas del C-DdI, por el destino del mismo hacia ensayos biológicos, obliga a estrechar la franja de funcionamiento de los parámetros de confort y en la que entran de forma decidida los temas de inercias del C-DdI y almacenamiento de energía para hacer frente a este tipo de puntas de carga. En resumen: ajustados los sistemas en cuanto a flexibilidad de funcionamiento, el conjunto de instalaciones técnicas ha dado una respuesta a las demandas especiales de este C-DdI SUBPROYECTO 4: Contenedor-Demostrador de Investigación en la Plataforma Solar de Almería (PSA). Valen las consideraciones generales expuestas en el SP2 (CIESOL), siendo las particulares las que se explican seguidamente: El subproyecto 4 del PSE - ARFRISOL, presenta como objetivo principal la puesta a punto del contenedor que será usado como oficinas que albergará al personal Técnico Científico de Proyectos de la Plataforma Solar de Almería del CIEMAT. La construcción del C-DdI se ve afectada por una serie de condicionantes especiales como son: - La ubicación que se realizará en pleno desierto de Tabernas, en la provincia de Almería. - La orientación Norte-Sur - Un entorno abierto al desierto - Las condiciones climáticas son propias de un desierto, con temperaturas muy elevadas en verano y frías en invierno. - Humedad relativa baja. - El gradiente térmico día-noche es bastante severo. Todo lo anterior supondría que la realización de las instalaciones y producciones de energía eléctrica, calefacción y refrigeración serían muy costosas, no solo económicamente sino que provocarían una gran afección al medio ambiente. La propuesta que se ha llevado a la práctica consiste en la construcción de un C-DdI basado en los conceptos de arquitectura bioclimática y que supondrá: - Una disminución del uso de energías convencionales de hasta un %. - Favorecer y promover el uso de energías renovables, principalmente el uso de energía solar. El Supbroyecto se ha realizado mediante la ejecución de 6 fases que se explican exhaustivamente en el Informe Final del SP4 (PSA), que son las siguientes: Fase 4a: Elaboración del Proyecto Fase 4b: Revisión del Proyecto Fase 4c: Planificación de la Obra Fase 4d: Ejecución de la Obra Fase 4e: Control de la Obra y de todas las Instalaciones Fase 4f: Recepción final del C-DdI de la PSA PÁG 62 de 200

65 El proyecto y la dirección de obra corrieron a cargo del arquitecto D. Juan José Rodríguez, siendo la dirección material de la obra asumida por la arquitecta técnica D ña. Matilde Solá y fue construido por la empresa ACCIONA Las obras de construcción del C-DdI SP4-PSA, comenzaron en agosto de 2006 y el C- DdI fue inaugurado oficialmente el 13 de diciembre de 2007, por el Secretario de Estado de Universidades e Investigación, D. Miguel Angel Quintanilla La persona responsable de este Subproyecto es el actual Jefe de Gestión de Infraestructuras de la PSA D. Antonio Valverde Cantón y los directores de Proyecto por parte del CIEMAT, el arquitecto jefe del Grupo de Sistemas Pasivos en Urbanismo y Edificación, D. Roberto Bosqued García en lo que a sistemas pasivos se refiere y el Jefe del Grupo de Análisis Energético Teórico de Edificios D. José Antonio Ferrer Tevar, en la parte correspondiente a sistemas solares activos. Descripción somera del C-DdI SP4-PSA La propuesta que desarrolla el C-DdI se basa en la concepción del mismo como un elemento abierto y permeable con el entorno tan singular en el que se implanta. El protagonista en todo momento será el paisaje en el cual se integra En su composición predominan los elementos de cerramientos masivos y opacos que quedan rotos por planos de vidrio que introducen el paisaje dentro del espacio que define el volumen del C- DdI. No se trata por lo tanto de ocupar la parcela imponiendo una edificación, sino de ordenar este entorno integrándolo como un elemento más del complejo que define la Plataforma Solar de Almería. El C-DdI se desarrolla, en una sola planta, alrededor de un gran eje que polariza todos los usos y favorece el funcionamiento del mismo. Dentro del C-DdI se distinguen dos zonas principales: El programa funcional, planteado por la PSA, consiste fundamentalmente en dos áreas que definen las características del C-DdI: - Área de Reuniones y Conferencias, que se compone de Vestíbulo, Recepción, Sala de Conferencias y Salas de Reuniones. - Área de Oficinas que alberga los usos de Despachos, Sala de Descanso, Aseos, Reprografía y Cuarto de instalaciones. La distribución interior responde a dicho programa, respondiendo al siguiente cuadro de superficies: Tabla XIV.- Superficies del C-DdI de la PSA Oficinas, y espacios relacionados Instalaciones bioclimáticas y frío solar TOTAL SUPERFICIES ÚTILES, m 2 Útil Planta baja 990,40 17, ,40 TOTAL ÚTIL 990,40 17, ,40 SUPERFICIES CONSSTRUIDAS, m 2 Planta baja , ,96 TOTAL CONSTRUIDA , ,96 Estrategias Pasivas implementadas Orientación principal Norte-Sur, con máxima ganancia solar al Sur. Utilización de materiales de la zona, tales como mármol de Macael. PÁG 63 de 200

66 Diseño diferenciado de fachadas y huecos acristalados, según orientación. Gran capacidad y acumulación de energía como consecuencia de la configuración del C-DdI en una sola planta. Utilización de carpinterías exteriores con rotura de puentes térmicos y vidrios de doble capa con cámara de aire al vacío Ganancia solar directa, a través de huecos acristalados Iluminación natural cenital en zonas comunes Control solar en fachada sur, mediante voladizo de la cubierta, permitiéndose la ganancia solar en épocas infracalentadas y el sombreamiento en las sobrecalentadas, Sombreamiento de cubiertas, mediante doble pérgola que soportan los campos solares térmico y radioconvectivo. Ventilación natural cruzada, por chimeneas solares Pre-climatización natural mediante conductos enterrados aire-aire. Comportamiento invierno día Comportamiento verano día Comportamiento verano noche Fig Gráficas del comportamiento bioclimático PÁG 64 de 200

67 Estrategias Activas Calefacción y ACS renovable, mediante campo solar térmico y suelo radiante Pre-refrigeración por campo radioconvectivo y suelo radiante Refrigeración renovable, mediante campo solar térmico y maquinas de absorción Campo solar fotovoltaico Apoyo de energía convencional, mediante caldera de gas de alta eficiencia energética. Tabla XV.- Ficha técnica del C-DdI SP4-PSA Solar térmica Captadores solares (TIM).- Superficie instalada 180 m2 Frío Solar 4 máquinas de absorción.- Potencia total kw. Solar fotovoltaica Potencia instalada 8,1 kwp 108 módulos x 75 Wp. Inclinación 90º. Climatización convencional Bomba de calor Potencia 100 kw Intercambio energético terreno 4 conductos enterrados horizontales aire-aire Vista aérea general desde el Este con las pérgolas solar térmica y radio-convectiva Vista general Norte Vista general Sur y Oeste Detalle chimeneas solares Fig Imágenes más representativas del C-DdI SP4-PSA PÁG 65 de 200

68 Tabla XVI.- Resultados obtenidos por simulación Calificación Energética Demanda energética (kw.h/m2.año) Ahorros Simulación Demanda Energética PSA Calefacción Refrigeración ,04 Solar Pasiva Solar Activa Otras fuentes Ahorros: Sist. Pasivos 62 % - Sist. Solares Activos 34 % - Instalaciones Convencionales 4 %. Nota importante: Los datos mostrados en el gráfico de ahorros, corresponde a los valores globales de climatización del C-DdI, mientras que los valores detallados de calefacción y refrigeración, se incluyen en el apartado SUBPROYECTO 1: Trabajos previos a la Construcción de los Contenedores- Demostradores de Investigación (C-DdI) Tabla XVII.- Sobrecostes Sobrecostes Sobrecoste de los sistemas pasivos (%) Sobrecoste de los sistemas activos (%) Sobrecoste total del C-DdI (%) En relación con el coste de la obra civil 3, En relación con el coste de las instalaciones , En relación con el coste total del C-DdI 1,95 13,72 15,67 Es importante destacar que estos sobrecostes, son debidos en gran medida, a su condición de prototipos para la investigación, por lo que en condiciones de construcción generalizada los mismos no deberían existir. Los socios participantes en este subproyecto, han sido los siguientes, resumiéndose su participación como se describe a continuación: CIEMAT La Unidad de Eficiencia Energética en Edificación (UiE3) ha realizado trabajos de asesoramiento científico-técnico al autor del proyecto y obra del C-DdI CIESOL, trabajos de coordinación general de los sistemas pasivos y de los activos basados en energías renovables, mediante el asesoramiento y coordinación científico-técnica al proyecto y la dirección de obra. PÁG 66 de 200

69 Además ha realizado estudios de soleamiento y de obstrucción solar de la fachada sur y de los edificios colindantes y ha apoyado la integración arquitectónica de las instalaciones térmicas y fotovoltaicas y ha asistido a la Dirección Facultativa durante la ejecución de la obra, asistiendo a las reuniones que durante su ejecución se plantearon. ACCIONA En el SP 4 se han realizado por parte de ACCIONA los desarrollos en obra de las investigaciones abordadas en los SP s de investigación. Se han llevado a obra sistemas pasivos y activos, estudiados a nivel de investigación, y cuya implantación real en obra no estaban exentos de problemas de integración. Estos problemas han sido resueltos e incorporados a los modelos software y plasmado en guías de buenas prácticas para futuros proyectos. El conjunto de los trabajos ha conllevado la realización de proyectos básicos y de ejecución, reformados de proyectos en obra, e incluso modificaciones en la construcción del C-DdI para conseguir adaptar las medidas pasivas planteadas en C-DdI SP4-PSA. En cuanto a las instalaciones activas se han realizado estudios de los algoritmos de control para el funcionamiento de las estrategias, y se ha realizado la memoria de control del funcionamiento tanto de las instalaciones convencionales como de las no convencionales. Estos algoritmos y estrategias de control han sido posteriormente extrapolados al resto de los C-DdI, así como las experiencias obtenidas en la optimización y puesta en marcha de los prototipos: captadores solares, paneles radioconvectivos, intercambiadores geotérmicos tierra-aire, y las maquinas de absorción. El departamento de ACCIONA I+D+i ha tenido personal investigador permanentemente ocupado en la construcción del C-DdI SP4 (PSA), que han llevado un seguimiento completo tanto de la elaboración del proyecto de ejecución como de la puesta en obra para que se ejecutarán las medidas pasivas y activas del C-DdI. Esto se ha llevado a cabo a través de la realización de controles de obras mediante termografías, simulación de cambios, mediciones exhaustivas de los aislamiento, auditorias, replanteos, modificaciones, puesta en marcha y optimización de las instalaciones, etc. Todo ello con el objetivo final de conseguir que el C-DdI se comporte enérgicamente lo más similar posible a lo diseñado, y simulado, en las fases de investigación. Concretamente y a continuación se exponen las distintas fases del proyecto, exponiendo las aportaciones mas destacadas de I+D+i en obra que se han realizado por parte del equipo dedicado al proyecto por parte de ACCIONA. 4a.- Elaboración del proyecto ACCIONA participó en la elaboración del proyecto de instalaciones del C-DdI proponiendo la incorporación de nuevos sistemas de distribución que no estaban previsto en el proyecto anterior. Se trabajo conjuntamente con la ingeniería que realizó el proyecto de instalaciones convencionales para optimizar la integración de un suelo radiante y de inductores en vez de fan-coils. A nivel del proyecto arquitectónico, ACCIONA incorporó al proyecto de ejecución original las propuestas aceptadas por el SP1 (TRABAJOS PREVIOS) y además, cambios espaciales debidos a las instalaciones. Por ultimo, en esta fase del proyecto ACCIONA definió los requerimientos del sistema de control inteligente de las instalaciones, buscado el sistema de gestión más versátil para poder incorporar todas las tecnologías de instalaciones y pasivas. Se definieron los puntos de control y monitorización, así como las estrategias que se aplican a cada equipo y sistema. PÁG 67 de 200

70 4b.- Revisión del proyecto En esta fase de SP4 (PSA), la actividad del departamento I+D+i de ACCIONA en el proyecto se centro en la mejora de los tiempos de ejecución de obra de la estructura del C- DdI SP4 PSA, buscando alcanzar una serie de objetivos específicos, a saber: Aumento de rendimientos en obra Reducción de plazos de ejecución Aumento de la seguridad durante el proceso constructivo Para alcanzar estos objetivos se planteo la sustitución de la estructura original del proyecto por un innovador proceso basado en sistema de prefabricados en obra, que consiste en el hormigonado a pie de obra de las vigas y losas hasta la mitad del canto para terminar de hormigonar hasta la cota final de la estructura una vez colocadas estas previgas y prelosas en su posición definitiva. Este método constructivo permite alcanzar los objetivos descritos anteriormente de la siguiente manera ya que se aumentan los rendimientos en obra ya que el hecho de realizar prefabricados en obra permite simultanear tareas que normalmente en una obra transcurren de forma secuencial, con lo que se reducen los plazos de ejecución. El empleo de elementos prefabricados rígidos autoportantes permite la eliminación de la mayor parte de los encofrados proporcionando a la vez una plataforma de trabajo más estable y segura. En esta fase del proyecto se determinó también la integración al proyecto de la instalación de tubos enterrados. Este sistema se conectará con la instalación de climatización situada en la cubierta. 4c.- Planificación de la construcción ACCIONA ha adaptado la planificación realizada inicialmente a las nuevas características del C-DdI SP PSA optimizando los tiempos de ejecución de la obra gracias a los cambios realizados en el método de construcción de la estructura. Por otro lado ACCIONA se ha encargado de la planificación de la obra y de la coordinación de los proveedores de tecnologías convencionales y los socios tecnológicos responsables de la instalación de los elementos no convencionales. 4d.- Ejecución de la obra Durante la fase de construcción ACCIONA ha sido co-responsable junto a los socios tecnológicos de la correcta ejecución de las tecnologías innovadoras instaladas así como los elementos novedosos (suelo radiante e inductores) vigilando en todo momento la correcta ejecución de los mismo por parte de los proveedores. En cuanto a las tecnologías innovadoras desarrolladas en los SPs de investigación, ACCIONA se ha sido responsable especialmente del montaje de los elementos sistema de tubos enterrados y las chimeneas solares. El sistema de tubos enterrados consistió en enterrar a una determinada profundidad una serie de conductos, hechos de un material con una conductividad elevada de tal modo que a través de ellos se hará circular aire tomado del exterior del C-DdI, antes de entrar en el mismo a una temperatura distinta (superior o inferior según la época del año) e impulsado mediante ventiladores adecuados. Es necesario tomar aire del exterior para realizar las necesarias renovaciones de aire nuevo para evitar la contaminación del aire usado PÁG 68 de 200

71 Por intercambio convectivo entre el aire y la superficie interior del conducto se establece un flujo de calor, de tal modo que, al estar a distinta temperatura, se produce el cambio en la temperatura del aire. En el C-DdI SP4 PSA se diseñó un sistema de tubos enterrados de cuatro colectores que aspira aire desde el exterior y se conecta con el circuito de admisión de una de las UTA (Unidades de Tratamiento de Aire situada en la cubierta norte del C-DdI. El sistema tiene la función de precalentar el aire exterior que ingresa en una de las UTA s durante el invierno y bajar la temperatura de impulsión durante el verano. Fig Sistema de conductos enterrados Los tubos enterrados están monitorizados a través de sondas de temperatura y humedad para recoger datos del terreno y pinchadas para medir el cambio en la temperatura del aire además que para estudiar el comportamiento del sistema. Como caudal de diseño del sistema se ha considerado el 20% de la cantidad total de aire procesada por la UTA que equivale a 2600 m 3 /h (por medio del ventilador de la UTA de potencia 2,2 kw). En base a esta las medidas de los tubos han sido calculadas para un caudal de 520 m 3 /h, repartidos entre cuatros tramos de aspiración que se unen, en las proximidades de la pared norte del C-DdI y entran como un único tubo hasta la UTA. Fig Construcción conductos enterrados El material elegido para los tubos ha sido material plástico (PVC) de diámetro 20 cm. La selección del material (entre hormigón, metal y plástico) se ha basado sobre consideraciones económicas, de calidad de aire y termodinámicas. El menor costo del PVC y su impermeabilidad ha al final prevalecido sobre las características de otros materiales. La longitud de los tubos, hasta el punto de unión, es de 15 m mientras que la distancia entre los 4 tramos paralelos es de 4 m; la profundidad a la que han sido enterrados es de 2,5 PÁG 69 de 200

72 m aproximadamente. El orificio de aspiración del sistema sobresale del terreno hasta una altura de 1 m. El proceso de construcción comenzó con el movimiento de tierras, creando unas zanjas de profundidad suficiente para depositar los tubos en el fondo realizando las uniones adhesivas en situ. Para monitorizar el sistema de tubos enterrados se ha instalado una serie de sondas de temperatura y de humedad del terreno a diferentes alturas. Junto a los dos tubos centrales del sistema han sido montados otros dos tubos que contienen las sondas y los cables de comunicación de los datos Fig Construcción conductos enterrados Fig Construcción conductos enterrados Fig Construcción conductos enterrados PÁG 70 de 200

73 En particular hay en un lado 7 sondas de temperatura y una de diferencial de temperatura (entre superficie interior y exterior del tubo). De las 7 sondas 3 han sido posicionadas alrededor del tubo (a una distancia de aproximadamente 10 cm) y las restantes a una distancia de 50 cm la una de la otra de manera tal que sea posible monitorizar la temperatura del terreno a diferentes profundidades. A intervalos iguales de altura con las sondas de temperaturas han sido instaladas 5 sondas de humedad. El segundo tubo, cuenta con 4 sondas de temperatura, una de diferencial de temperatura y dos de humedad, todas instaladas en proximidad del tubo de aire. Los cables que transportan la señal de las sondas corren dentro de los dos tubos hasta las cajas estancas para bornas instaladas a nivel del suelo y de aquí llegan a la sala donde se ha instalado el armario que recoge las señales. Una vez instalados los tubos, han sido entonces cubiertos con la tierra. En el orificio de aspiración del sistema se ha montado un codo para dirigir la aspiración hacia el suelo.. Para protegerlo se han construidos 4 estructuras de tamaño 1m x 1m x 1m en ladrillo alineadas y con orificios principales en dirección norte. El conducto se ha forrado previamente con aislamiento de fibra de vidrio y espuma de poliestireno, para evitar su calentamiento. Entre el aislamiento y los ladrillos se ha dejado una cámara de aire para ventilar el conducto Fig Sondas temperatura. Fig Detalle aislamiento conductos PÁG 71 de 200

74 Para mejorar la aspiración se han dejado también aberturas laterales (a través de bloques de ladrillo) en las paredes de la estructura y evitar un sobrecalentamiento del aire se ha puesto material aislante, así como se ha hecho en correspondencia de la subida en superficie del tubo que llega a la UTA. En cuanto a las chimeneas solares, para este C-DdI se proyectaron la instalación de 10 chimeneas para mejorar la ventilación natural de los despachos del C-DdI. Cada una de estas chimeneas da servicio a dos despachos, a excepción de los dos despachos centrales que tienen una chimenea individual. Con el objetivo de valorar posibles mejoras en el comportamiento de las chimeneas solares, se realizaron por parte de ACCIONA y en esta fase previa a la construcción de las mismas, un estudio mediante herramientas de simulación fluido dinámica (CFD). En estos estudios se modificaron la altura de las chimeneas para que sobresalieran por encima de la cubierta aproximadamente 12 cm, y así mejorar la salida del aire de la misma aprovechando además los vientos de dirección sur. Para evaluar el funcionamiento de las distintas configuraciones se generaron modelos en los que se han tenido en cuenta las siguientes consideraciones: la presencia de viento de dirección sur, de 7.5 m/s, con una temperatura de 288 K. La temperatura interior de los despachos se ha supuesto de 298 K. Fig Detalle tomas de aire conductos enterrados Tras realizar las simulaciones pertinentes, se evaluó la cantidad de aire que lograba extraer la chimenea con la modificación: Tabla XVIII.- Aire extraído por las chimeneas solares Vviento = 7.5 m/s Configuración original Configuración modificada 7.06 ren/h ren/h Por lo tanto, el cambio propuesto logra un incremento, aproximadamente del 50 %, de la cantidad de aire evacuado por la chimenea. Abajo una imagen de los resultados de las simulaciones realizadas con FLUENT: PÁG 72 de 200

75 Fig Imagen simulación con Fluent Con el prototipo final ya diseñado y optimizado se comenzó con la ejecución en obra. Como hemos comentado anteriormente, el diseño estaba planteado para que el aire que atraviesa las chimeneas entre en los despachos por las rejillas motorizadas situadas en la parte inferior de la pared sur de los mismos. Desde el despacho el aire sale por otra rejilla motorizada, situada en el techo y pasa a través de unos tubos flexibles de aluminio hasta la chimenea de donde sale al exterior. Esta circulación de aire es la que beneficiará energéticamente con una ventilación gratuita adicional de los despachos. Fig Funcionamiento bioclimático de las chimeneas solares Para comunicar los despachos con la cubierta hubo que recurrir a la apertura de huecos en el forjado sobre los despachos. Posteriormente estos huecos se han terminado con ladrillo hueco doble formado la base sobre la que se colocó la chimenea solar. Fig Construcción de las chimeneas solares La caja de la chimenea solar se realizó en chapa de acero galvanizado con capa de pintura negra mate UV moldada de forma de U, la abertura frontal viene cerrada con un vidrio PÁG 73 de 200

76 de espesor 4 mm. El lateral de la caja se ha protegido con un revestimiento de yeso monocapa para evitar la perdida de calor por las noches. El muro de ladrillo tras la chapa tendría, en este caso, la función de almacenada de energía para permitir el tiro de la chimenea en horas sin luz. Fig Captador y salida de aire de las chimeneas solares La altura de la caja es de 1,5 m y se acaba en una rejilla metálica, también rectangular, orientada hacia el sur; las lamas de ventilación están orientadas de 45 grados hacia abajo para evitar la entrada de agua. La base de la chimenea está conectada con las rejillas del techo mediante dos tubos de aluminio flexible encastrados en un canal de chapa. Para controlar el paso de aire por estos orificios se han instalados rejillas controladas electrónicamente para garantizar ventilación solo cuando sea necesario según las estrategias de control bioclimáticas. Fig Salidas de aire en techo y rejillas motorizadas Estas mismas rejillas han sido instaladas en las paredes exteriores de los despachos, añadiendo también una rejilla de protección contra la entrada de pequeños animales. PÁG 74 de 200

77 Fig Tomas de aire en fachada Posteriormente y debido al polvo que se introducía en los despachos por estas rejillas fruto del arrastre de la corriente de ventilación provocada por la chimenea, se procedió a instalar unos filtros de fieltro desmontables para su mantenimiento. 4e.- Control de la obra Durante toda la fase de construcción, se ha tenido especial atención especial a los cambios efectuados durante la fase de revisión del proyecto original y la integración de los prototipos y tecnologías. Personas especializadas en eficiencia energética en la edificación han seguido la obra de la construcción paso a paso, realizando simulaciones energéticas del C-DdI integrando los detalles que no se habían definido durante la fase de realización del proyecto. Además, el control de la obra fue apoyado por el sistema SINDEO y las 2 cámaras instaladas en la obra. Cuando la fase de albañilería se acabó, una de las cámaras fue traslada en el interior del C-DdI con el fin de controlar las otras fases de la construcción. SINDEO es un sistema integrado de seguimiento de proyectos de construcción. Este sistema está basado en la utilización de cámaras inalámbricas de alta definición. La instalación en obra es muy simple puesto que sólo es necesario un punto de luz en el lugar donde ha de ser colocada. Fig Vistas de la obra antes y después del recubrimiento de fachadas PÁG 75 de 200

78 4f.- Recepción final del C-DdI Durante esta fase ACCIONA presentó todos los cambios que se han realizado durante la ejecución de la obra en el apartado 4d. Las modificaciones se han enfocado en los temas relacionados con los ahorros energéticos, más específicamente en los diseños de los sistemas constructivos de las técnicas pasivas: chimeneas solares y tubos enterrados y en la integración de la instalación convencional con la instalación de frío solar. El control de los sistemas bioclimáticos, renovables y convencionales se ha desarrollado durante la ejecución quedando finalmente detallada en la documentación Memoria de funcionamiento de C-DdI SP4 PSA donde se explica paso a paso y detalladamente la programación de las estrategias bioclimáticas y de las instalaciones renovables para el funcionamiento continuo del C-DdI. Por ultimo en esta fase ACCIONA presento el análisis de costes del C-DdI en su conjunto y el sobrecoste producido por las tecnologías instaladas. Finalmente, toda esta experiencia e I+D desarrollada en el SP4 (PSA) han sido registrada y puesta a disposición del consorcio del proyecto, para ser usada en el resto del C- DdI. Por otro lado, todo este conocimiento adquirido se ha volcado en unas guías de experiencias y buenas practicas en edificios bioclimáticos y energéticamente eficientes, expuestas en jornadas de formación interna en ACCIONA a técnicos de obra, ingenieros y comerciales con el objetivo de ser puestas en valor en las fases de oferta y construcción de los proyectos de ACCIONA. Por ultimo gracias al lanzamiento en actividades de I+D en edificación sostenible proporcionado por ARFRISOL, ACCIONA ha continuado realizando proyectos de investigación en este campo, tanto a nivel nacional como Europeo. ATERSA Los diferentes sistemas activos de energía solar que se han empleado en la integración arquitectónica del presente subproyecto son los térmicos, tanto para la calefacción como para la refrigeración (frío solar) y los fotovoltaicos como generadores de energía eléctrica. Como valor añadido en la construcción a la hora de utilizar las propuestas fotovoltaicas frente a los elementos constructivos convencionales se consideran diferentes aspectos como criterio de diseño como el aislamiento térmico, aislamiento acústico, una fuente de energía en espacios no utilizados (generación de Energía Eléctrica), ahorro energético del C-DdI y el aspecto estético. Las partes del C-DdI donde se puede realizar la integración del sistema fotovoltaico son los tejados, cubiertas, lucernarios y fachadas. En este caso, la ubicación más adecuada para los módulos fotovoltaicos es la cubierta del C-DdI de oficinas pero es un espacio asignado a los sistemas solares térmicos. Se decide ubicar en la fachada sur los sistemas fotovoltaicos, y tras analizar varias opciones de integración, se concluye que la opción más viable y económica en este caso es un sistema de fachada ventilada construido con módulos fotovoltaicos. La solución adoptada comporta una serie de ventajas que se describen a continuación: 1. Proporciona aislamiento acústico y térmico al C-DdI. 2. La generación de energía eléctrica para autoconsumo proporciona un importante ahorro energético al C-DdI. PÁG 76 de 200

79 3. Aspecto estético integrado de la fachada. 4. Fabricación posible dentro de los procesos productivos convencionales, no es necesario hacer grandes modificaciones en la línea de producción de los paneles estándar. 5. Fácil integración en la edificación ya sea durante el proceso de diseño o ya sea en edificios ya terminados. En el desarrollo del subproyecto SP4 (PSA) se han analizado diferentes alternativas de materiales para la construcción de fachadas ventiladas combinando baldosas cerámicas y módulos fotovoltaicos aportando valiosa información para futuros proyectos de este tipo. SOLIKER (Antes GRUPO UNISOLAR) Sin duda este C-DdI es el más complejo de los cinco por su dimensión y por el tipo de soluciones pasivas y activas aplicadas en su diseño y construcción. La complejidad paralela de los sistemas técnicos ha obligado a una revisión en profundidad del esquema de principio inicialmente propuesto. El uso de simulaciones del C-DdI ha ayudado en relaciona los balances; pero el diseño técnico también ha tenido que ajustarse al tener que distribuir unos flujos térmicos a lo largo de una gran extensión, con fuertes diferencias entre unas y otros habitáculos que producen necesidades diferentes, consignas muy diferentes y parámetros de confort también diferentes. Las soluciones se han basado en la búsqueda de segmentación y flexibilización. En concreto han surgido problemas de funcionalidad, aunque con respuestas muy favorables en los disipadores radioconvectivos que han sido solucionados con la utilización de captadores de distribución y conectores poliméricos-metálicos de especial diseño. El esfuerzo de innovación ha inducido a dar soluciones efectivas y previsiblemente una línea de trabajo, un producto de mercado mucho más definido; quizás, una de las innovaciones más interesantes para permitir la disipación nocturna activa de edificios con el uso de grandes disipadores. Donde han surgido fuertes desequilibrios de oferta-demanda y gobernabilidad de los equipos de frío, de evacuación y de instalaciones de distribución en el C-DdI. La respuesta del campo de captadores térmicos del tipo TIM (Transparent Insulation Material) han respondido según las especificaciones tras resolver problemas puntuales de condensación. Tras un análisis detallado de respuestas y pruebas de concepto, en algunos casos, se ha logrado poner en equilibrio todos los sistemas de transformación térmicos. Para ello, la decisión de ajustar determinados circuitos buscando la flexibilidad en el funcionamiento de las máquinas que ajusten la demanda y el ensayo de la disipación geotérmica han sido definitivos para lograr disponer de una mayor potencia de disipación y una segmentación de las demandas Subproyecto 5: Contenedor-Demostrador de Investigación de la Fundación Barredo en Siero (Asturias). Valen las consideraciones generales expuestas en el SP2 (CIESOL), siendo las particulares las siguientes: - La ubicación muy cerca de Siero (Asturias), en un microclima característico al estar rodeado de monte - La orientación Norte-Sur - Un entorno muy vegetado PÁG 77 de 200

80 - Las condiciones climáticas son de temperaturas suaves igual que el gradiente térmico día-noche características del norte de España, con alta pluviometría y bajas horas de sol. - Humedad relativa alta durante todo el año. - El gradiente térmico día-noche medio aunque en invierno puede elevarse en días fríos Todo lo anterior supone que el consumo de energía convencional necesaria para calefacción es alta y menor para refrigeración. Además de las circunstancias climáticas ya expuestas, cable añadir, que el suelo donde se asienta el C-DdI y los elementos de disipación geotérmica es una antigua escombrera de carbón En este C-DdI se ha llevado a cabo la construcción que alberga las dependencias de: Laboratorio, Aula de formación y Oficinas para ser empleadas como centro auxiliar del Centro Experimental del Fuegos y Ventiladores en Túneles, que está ubicado en las inmediaciones. El Supbroyecto ha realizado mediante la ejecución de 6 fases que se explican exhaustivamente en el Informe Final del SP5 (BARREDO) y son las siguientes: Fase 5a: Elaboración del Proyecto Fase 5b: Revisión del Proyecto Fase 5c: Planificación de la Obra Fase 5d: Ejecución de la Obra Fase 5e: Control de la Obra y de todas las Instalaciones Fase 5f: Recepción final del C-DdI de la Fundación BARREDO. El proyecto y la dirección de obra corrieron a cargo de la empresa ALIA, arquitectura, energía y medio ambiente y fue firmada por los arquitectos D. Emilio Miguel Mitre y D. Carlos Expósito Mora, siendo la dirección material de la obra asumida por el arquitecto técnico D. José Antonio Menéndez y fue construido por la empresa FCC Construcción. El C-DdI SP5-Fundación Barredo comenzó a construirse el 03 de abril de 2007 y fue inaugurado el 10 de septiembre de 2008 por el Presidente del Principado de Asturias, D. Vicente Álvarez Areces. Este C-DdI ha conseguido varios premios de construcción sostenible, siendo el más destacable el Gran Premio ENDESA a la Promoción Inmobiliaria más Sostenible, en su edición de 2011 La persona responsable de este Subproyecto es el actual Director General de la Fundación Barredo, D. José Benito Solar Menéndez y los directores de Proyecto por parte del CIEMAT, el arquitecto jefe del Grupo de Sistemas Pasivos en Urbanismo y Edificación, D. Roberto Bosqued García en lo que a sistemas pasivos se refiere y el Jefe del Grupo de Análisis Energético Teórico de Edificios D. José Antonio Ferrer Tevar, en la parte correspondiente a sistemas solares activos. Descripción somera del C-DdI SP5-Fundación Barredo El C-DdI responde a dos aspectos fundamentales: Por un lado, C-DdI es la sede representativa del Centro de Investigación de Fuegos y Ventilación en Túneles San Pedro de Anes de la Fundación BARREDO. En este sentido, el C-DdI debe PÁG 78 de 200

81 adoptar una posición adecuada dentro de la parcela y presentar una fachada que lo justifique como tal, proyectando una imagen tecnológica potente. Por otro, ha de tratarse de un C-DdI con muy buen funcionamiento bioclimático, para dar respuesta a los requerimientos del PSE-ARFRISOL, del. El C-DdI, con planta en forma de Y, se distribuye en tres niveles (de los cuales tiene doble altura el vestíbulo en planta baja) y se remata superiormente con cubiertas curvadas, en sintonía con la característica formal más notoria del túnel, mimetizada en la nave de experimentación ya existente. Estéticamente se pretende establecer una relación con el pasado ferroviario del lugar, para que no desaparezca de la memoria colectiva, por medio del uso de materiales como la piedra, de los ritmos de fachadas, de las superficies acristaladas, del tratamiento de estructuras como marquesinas, de las soluciones curvadas de cubiertas, del tratamiento de las carpinterías. La distribución interior responde al programa facilitado por la Fundación BARREDO, respondiendo al siguiente cuadro de superficies: Tabla XIX.- Superficies del C-DdI de la Fundación Barredo SUPERFICIES ÚTILES, m 2 Oficinas y espacios relacionados Instalaciones bioclimáticas y frío solar Edificio Oficinas Espacios exteriores TOTAL Sup. cerradas Útil Planta sótano 72, Útil Planta baja Útil planta primera Útil planta segunda TOTAL ÚTIL SUPERFICIES CONSSTRUIDAS, m 2 Vuelo 25% Marquesina 50% Planta sótano Planta baja Planta primera Planta segunda TOTAL CONSTRUIDA Estrategias Pasivas implementadas Orientación principal Norte-Sur, con máxima ganancia solar al Sur. Diseño diferenciado de fachadas y huecos acristalados, según orientación. Diferentes espesores de aislamiento, según orientación. Utilización de carpinterías exteriores con rotura de puentes térmicos y vidrios de doble capa con cámara de aire al vacío Aprovechamiento de la inercia térmica. Utilización de materiales de la zona, tales como piedra de Covadonga y madera de castaño Ganancia solar directa, a través de huecos acristalados PÁG 79 de 200

82 Ganancia solar semidirecta mediante galería acristalada, ventilada automáticamente en épocas sobrecalentadas e invernadero para el acondicionamiento térmico de zonas comunes Sombreamiento de huecos acristalados, mediante el empleo de parasoles de madera Ulitización de cubiertas ventiladas. Ventilación natural cruzada Comportamiento invierno día Comportamiento verano día Comportamiento entretiempo día Fig Gráficas del comportamiento bioclimático Estrategias Activas Calefacción y ACS renovable, mediante campo solar térmico y suelo radiante. Refrigeración renovable, mediante campo solar térmico y maquinas de absorción Sistema de intercambio energético con el terreno, agua-agua, horizontal y vertical en sustitución de torre de refrigeración. Campo solar fotovoltaico en galería acristalada e invernadero Apoyo de energía renovable, mediante dos calderas de biomasa PÁG 80 de 200

83 Vista general Sur y Este Vista general Norte y Oeste Vista general Norte Detalle galería e invernadero Fig Imágenes más representativas del C-DdI SP5-Barredo Tabla XX.- Ficha técnica del C-DdI SP5- Barredo Solar térmica Captadores solares - Superficie instalada 88 m2 Frío Solar 5 máquinas de absorción - Potencia instalada kW Solar fotovoltaica Potencia instalada 4.1 kwp - 70 módulos. Instalación a 90º Climatización biomasa 2 Calderas de biomasa - Potencia 120 kw kw. Intercambio energético terreno 4 anillos de conductos enterrados horizontales aire-aire y 8 perforaciones verticales de 100 m Nota importante: Los datos mostrados en el gráfico de ahorros, corresponde a los valores globales de climatización del C-DdI, mientras que los valores detallados de calefacción y refrigeración, se incluyen en el apartado SUBPROYECTO 1: Trabajos previos a la Construcción de los Contenedores- Demostradores de Investigación (C-DdI). PÁG 81 de 200

84 Tabla XXI.- Resultados obtenidos por simulación Calificación Energética Demanda energética (kw.h/m2.año) Calefacción Refrigeración Ahorros Simulación Demanda Energética F. Barredo. Edificio 17,34 14,60 Bioclimática Solar Activa Biomasa Ahorros: Sist. Pasivos 59 % - Sist. Solares Activos 19 % - Biomasa 22 %. Tabla XXII.- Sobrecostes Sobrecostes Sobrecoste de los sistemas pasivos (%) Sobrecoste de los sistemas activos (%) Sobrecoste total del C-DdI (%) En relación con el coste de la obra civil 8, En relación con el coste de las instalaciones , En relación con el coste total del C-DdI 5,21 6,55 11,76 Es importante destacar que estos sobrecostes, son debidos en gran medida, a su condición de prototipos para la investigación, por lo que en condiciones de construcción generalizada los mismos no deberían existir. Los socios participantes en este subproyecto, han sido los siguientes, resumiéndose su participación como se describe a continuación: FUNDACIÓN BARREDO La Fundación Barredo ha tenido en este proyecto dos funciones significativas: En primer lugar la coordinación, desde la elaboración del proyecto básico, hasta la urbanización exterior final, siendo de resaltar en este apartado el aspecto económico, asunto relevante para que el ahorro energético no se haga a costa de un incremento inasumible del precio final. En segundo lugar, ha sido parte activa en la elección de elementos significativos, como la piedra y la madera, que contribuyen en alguna medida, a la reducción del 59% en sistemas pasivos, además de incrementar la calidad y estética del C-DdI e integrarlo más en el entorno tanto constructivo como paisajístico. Se ha demostrado que se puede construir con altísima eficiencia energética, con diseño y calidad de primer nivel, sin coste adicional a los precios de mercado. PÁG 82 de 200

85 CIEMAT El CIEMAT ha llevado a cabo los trabajos de coordinación general de los sistemas pasivos y de los activos basados en energías renovables, mediante el asesoramiento y coordinación científico-técnica al proyecto y la dirección de obra Además ha realizado estudios de soleamiento y de obstrucción solar de las fachadas y ha apoyado la integración arquitectónica de las instalaciones térmicas y fotovoltaicas y ha asistido a la Dirección Facultativa durante la ejecución de la obra, asistiendo a las reuniones que durante su ejecución se plantearon. UNIVERSIDAD DE OVIEDO (UNIOVI) El equipo de la UNIOVI ha tenido en este Subproyecto una participación secundaria, orientada esencialmente a apoyar al equipo del CIEMAT para evitar viajes ocasionales. En el diseño del sistema de apoyo a calefacción por biomasa, se hicieron estudios que generaron recomendaciones acerca del tipo de silos y calderas más adecuados. FCC En el subproyecto SP5 (BARREDO), la función de FCC Construcción ha sido la de la construcción del C-DdI y la redacción de los proyectos de instalaciones. En los compases iniciales del proyecto, además de iniciar los trabajos de construcción, FCC Construcción, teniendo el compromiso inicial de redactar los proyectos de instalaciones convencionales (electricidad, climatización, fontanería, saneamiento, detección y extinción de incendios e instalaciones especiales), detecta en el desarrollo de los mismos la dificultad de integración en el proyecto total de las instalaciones de los sistemas basados en energías renovables (biomasa, frío solar, geotermia, solar térmica y solar fotovoltaica). Con el ánimo de generar un único proyecto constructivo que englobara el total de las instalaciones, FCC asume bajo la dirección y coordinación del CIEMAT el compromiso de redactar ese único proyecto de instalaciones que coordinara los sistemas activos y pasivos basados en energías renovables con las instalaciones convencionales.en el caso particular de la geotermia, al no participar en el proyecto ningún socio tecnológico especializado en ese campo, FCC Construcción desarrolla la parte correspondiente en el proyecto total de instalaciones, investigando posibles alternativas para la ejecución del mismo y sometiendo a discusión las diferentes soluciones presentadas. Se presentan tres posibles soluciones: intercambiador geotérmico vertical, horizontal, y horizontal reducido, llegando a ejecutarse por parte de FCC Construcción la solución de intercambiador horizontal reducido. FCC Construcción ejecuta también la parte correspondiente al control y monitorización del C-DdI. Actividad también a destacar por ser este C-DdI parte de un proyecto de investigación y disponer de un sistema de toma y tratamiento de datos específico y con capacidades por encima de las habituales en un proyecto de edificación convencional. Una vez finalizada la construcción del C-DdI, FCC participa en estrecha colaboración con el CIEMAT en la puesta en servicio del total de las instalaciones (convencionales y sistemas basados en energías renovables) y del sistema de control y monitorización. ISOFOTÓN INSTALACIÓN TÉRMICA Diseño de nuevo captador solar de gran formato Durante la primera fase del proyecto se desarrolló el captador solar a utilizar en esta instalación. Este captador de gran formato está contenido en una caja de madera ligera PÁG 83 de 200

86 tratada para su exposición a la intemperie. Lleva una parrilla de tubos distribuidores y secundarios de cobre, soldados con soldadura fuerte cobre-fósforo-plata. La banda selectiva es de cobre con recubrimiento de óxido de titanio, con absortividad 0,95 y emisividad 0,05. La unión entre la banda y el tubo en el absorbedor se realiza con soldadura por ultrasonidos. La cubierta es de vidrio solar templado estándar, en espesor 4 mm, y el aislamiento de lana de roca con una conductividad de 0,036 W/mK. Se definieron también las soluciones constructivas de fijación de los captadores a la cubierta donde van a ir colocados, de acuerdo con la dirección facultativa, dando lugar a los diseños de las figuras 1 y 2. Proyecto Durante la anualidad 2008 se completó la elaboración del proyecto de ejecución de la instalación térmica. Esta instalación consta de almacenamiento propio y su conexión con el sistema auxiliar en paralelo, de forma que apoyará a las máquinas de absorción en caso de alcanzar los niveles de temperatura necesarios para su correcto funcionamiento. En caso contrario es la caldera de biomasa la que proporcionará la energía necesaria para calentar el agua que alimenta esas máquinas. El campo de captación está formado por 8 captadores de gran formato (equivalente a 5 captadores planos convencionales) instalados en paralelo. La conexión entre baterías permitirá la posibilidad de conectar 4 captadores en serie a los otros 4. Este funcionamiento permitirá conseguir mayores niveles de temperatura y se accionará en caso de ser necesario en función de los parámetros obtenidos. La instalación tiene como objeto el apoyo a la climatización del C-DdI, apoyo al suelo radiante o a los climatizadores en temporada de invierno y a las máquinas de frío en época de verano. La instalación se compone de dos circuitos a los que llamaremos primario y secundario. El circuito primario constituido por los captadores solares cede el calor proveniente de los mismos, situados en la cubierta, al circuito secundario mediante un intercambiador de placas, ubicado en sala de calderas. En el circuito secundario se colocó el acumulador encargado de almacenar el agua caliente. Este circuito secundario cede el calor mediante otro intercambiador de placas al circuito de agua que alimenta las máquinas de frío o el suelo radiante. Los detalles de la instalación pueden encontrarse en el Informe Final del Subproyecto 5 (SP5 (BARREDO)) y en el Proyecto de Ejecución de esta Instalación Solar Térmica. INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA Las caracteristicas de esta instalación son similares a la desarrollada en el C-DdI Ed70-CIEMAT, que se explica en el Subproyecto 3 (SP3). ACCIONA Los trabajos realizados por ACCIONA en el marco del SP5 (BARREDO) han sido los de colaboración y coordinación entre los distintos actores encargados de la elaboración de los proyectos de instalaciones, y en especial la integración entre los sistemas convencionales y los sistemas de energías renovables: Para ello ACCIONA ha participado en la realización de las siguientes fases: Fase 3a: Elaboración del proyecto: El resultado de esa fase fue el diseño de las instalaciones y la integración de los sistemas de energías renovables. PÁG 84 de 200

87 Fase 3b: Revisión del proyecto: Esta fase consistió en la realización de las comprobaciones necesarias para detectar posibles fallos, faltas de definición y otros aspectos. Por otro lado, como parte del trabajo colaboración por parte de ACCIONA realizado en el SP5 (BARREDO) y a partir de los sistemas de control estudiados para el SP4 (PSA), ACCIONA colaboró en la selección de un sistema de control único para todos los C-DdI s del proyecto ARFRISOL de manera que se pudieran centralizar la monitorización de datos y se puedan correlacionar los datos obtenidos en cada uno de los C-DdI s. Para lo cual se trabajó en las diferentes fases para definir el sistema de control de las instalaciones: Solicitar a las ingenierías y empresas tecnológicas los esquemas de principio de las instalaciones (renovables y convencionales). Generar un listado de puntos de control en base al realizado para el SP4 (PSA). Preseleccionar los sistemas de gestión técnicas que cumplieran con los siguientes criterios: - SCADA. - Controladores libremente programables. - Entorno de programación abierto. - Posibilidad de integraciones de otros sistemas (fotovoltaico, máquinas de absorción ). - Posibilidad de centralizar la información de todos los contenedoresdemostradores de investigación. Los trabajos desarrollados por ACCIONA en el marco del SP5 (BARREDO) han aportado valor tanto dentro del proyecto ARFRISOL en el cumplimiento de sus ambiciosos objetivos, como para ACCIONA ya que toda esta experiencia ha sido puesta en valor en los proyectos de ejecución de edificios energéticamente que ACCIONA oferta y construye actualmente. SOLIKER (Antes GRUPO UNISOLAR) El C-DdI diseñado ex novo incluye un gran despliegue de sistemas activos y pasivos en una climatología caracterizada por grandes periodos de nubosidad que obligan a los sistemas solares activos a proporcionar en la mayoría de las situaciones una respuesta parcial a la demanda térmica del C-DdI. Soliker, como en el resto de C-DdI s, ha tenido la responsabilidad de analizar el diseño de los sistemas activos. Debe señalarse, además, que la respuesta de los sistemas pasivos ha sido excelente, especialmente en cuanto a la galería o la amortiguación en los despachos con sistemas activos y pasivos En este caso y por el asunto anteriormente señalado los sistemas activos han tenido que ser apoyados con una caldera de biomasa en la que se han investigados por parte de UNIOVI temas referidos a la combustión, el sistema horno caldera, la alimentación de pellets y la emisión de humos. La introducción de este tipo de sistemas con gran potencia de respuesta instantánea y modulación relativamente baja, pues los parámetros de combustión no son laminables o ajustables, en general y con cargas bajas con dificultades añadidas, ha sido uno de los elementos que más dedicación ha requerido. Su integración en el resto de equipos térmicos ha significado un esfuerzo de análisis e implementación de las soluciones. PÁG 85 de 200

88 Por último, la integración de un disipador geotérmica en el sistema de transferencia de calor de unos habitáculos a otros o el flujo hacia la disipación ha sido igualmente compleja. Bien es cierto, que la implantación de bombas regulables y la adecuada participación de equipos permite flexibilizar el funcionamiento, pero complica una interpretación correcta de las señales de forma que puedan segmentarse adecuadamente los circuitos para ajustar la demanda de los diferentes espacios. Tras estos ajustes las instalaciones han sido ajustadas y las respuestas son suficientemente precisas para mejorar su eficiencia energética SUBPROYECTO 6: Contenedor-Demostrador de Investigación en el CEDER (Soria) Valen las consideraciones generales expuestas en el SP2 (CIESOL), siendo las particulares las que se relacionan: - La ubicación, en Cubo de la Solana (Soria), en plena naturaleza. - La orientación Norte-Sur - Un entorno con una densidad de edificación muy baja - Las condiciones climáticas son propias de clima continental severo, con temperaturas templadas en verano y bastante frías en invierno. - Humedad relativa media-alta durante todo el año. - El gradiente térmico día-noche bastante acusado, sobre todo en verano Todo lo anterior supone que el consumo de energía convencional necesaria para calefacción es alto, mientras que para refrigeración es menor. El SP6 (CEDER), tiene como objetivo principal la rehabilitación del edificio de acceso del CEDER que albergara los servicios generales del Centro. Estos, tales como: Dirección, servicios administrativos y de personal, servicios de infraestructuras y mantenimiento, salón de actos, sala de reuniones y archivo. Por lo tanto el objetivo del subproyecto es dotar al C-DdI en el CEDER de los elementos necesarios para llevar a cabo su evaluación energética y poder extraer conclusiones que sean útiles y comparables con las obtenidas en los otros cuatro contenedores de investigación que conforman la propuesta global del PSE ARFRISOL. La propuesta que se ha llevado a cabo consiste en la construcción de un C-DdI basado en los criterios y estrategias de la arquitectura bioclimática. El Supbroyecto ha realizado mediante la ejecución de 6 fases que se explican exhaustivamente en el Informe Final del SP6 (CEDER) y son las siguientes: Fase 6a: Elaboración del Proyecto Fase 6b: Revisión del Proyecto Fase 65c: Planificación de la Obra Fase 6d: Ejecución de la Obra Fase 6e: Control de la Obra y de todas las Instalaciones Fase 6f: Recepción final del C-DdI del CEDER El proyecto y la dirección de obra corrieron a cargo de la empresa ALIA, arquitectura, energía y medio ambiente y fue firmada por los arquitectos D. Emilio Miguel Mitre y D. Carlos PÁG 86 de 200

89 Expósito Mora, siendo la dirección material de la obra asumida por el arquitecto técnico D. Lorenzo Niño y fue construido por la empresa SEIS-DRAGADOS. Las obras de construcción comenzaron en octubre de 2007 y fue inaugurado el 28 de julio de 2009 por la Ministra de Ciencia e Innovación, Dña. Cristina Garmendia. Este C-DdI ha conseguido un accésit dentro de los Premios de Edificación Sostenible de Castilla y León, en su primera edición de 2008 La persona responsable de este Subproyecto es el Director del CEDER, D. Miguel Latorre Zubiri y los directores de Proyecto del CIEMAT, el arquitecto jefe del Grupo de Sistemas Pasivos en Urbanismo y Edificación, D. Roberto Bosqued García en lo que a sistemas pasivos se refiere y el Jefe del Grupo de Análisis Energético Teórico de Edificios D. José Antonio Ferrer Tevar, en la parte correspondiente a sistemas solares activos. Descripción somera del C-DdI SP6-CEDER La solución propuesta responde a dos planteamientos: Por un lado, el C-DdI ha de convertirse en la sede y el edificio representativo del CEDER, luego incorporar el programa necesario para adquirir una imagen tecnológica, que el actual edificio no tiene. Por otro, ha de tratarse de un C-DdI con muy buen funcionamiento bioclimático, para dar respuesta a los requerimientos del Proyecto ARFRISOL.. La orientación del actual C-DdI, con sus fachadas más extensas a S y a N, es una base suficientemente satisfactoria, pero la rehabilitación debe el C-DdI debe introducir componentes que mejoren su funcionamiento como contenedor demostrador de investigación en bioclimática y frío solar. Ambos aspectos se conjugan en este proyecto con una solución de rehabilitación que tiene dos intervenciones fundamentales: completar la volumetría del C-DdI (añadiéndole edificación en la planta primera entre escaleras y cerrando el cobertizo que el actual edificio tiene en su extremo E), y envolver esta volumetría en componentes bioclimáticos y de aprovechamiento de energías renovables, de fachada y cubierta. De esta manera se consigue una forma más regular, de dos plantas de altura en el cuerpo central del C-DdI, conservando la altura de una planta en la zona más próxima a la entrada, al O. También como parte de la rehabilitación, se modifica la operación de vigilancia de las entradas y salidas, que se vuelcan a un solo lado, en la banda S. La distribución interior responde al programa facilitado por el CEDER, respondiendo al siguiente cuadro de superficies: SUPERFICIES ÚTILES, m 2 Tabla XXIII.- Superficies del C-DdI del CEDER Oficinas y espacios relacionados Instalaciones bioclimáticas Edificio Principal Oficinas Voladizos parasoles cubierta Cobertizos acceso TOTAL Sup. cerradas Útil planta baja Útil planta primera Útil planta cubierta TOTAL ÚTIL EDIFICIO REHABILITADO SUPERFICIES CONSTRUIDAS, m 2 Cobertizos fotovoltaicos 50% Parasol cubierta sur 50% Parasol cubierta norte 50% Planta baja Planta primera Casetón escalera TOTAL CONSTRUIDA C-DDI REHABILITADO PÁG 87 de 200

90 Estrategias Pasivas implementadas Orientación principal Norte-Sur, con máxima ganancia solar al Sur. Compacidad (buen coeficiente de forma) Diseño diferenciado de fachadas y huecos acristalados, según orientación. Utilización de carpinterías exteriores con rotura de puentes térmicos y vidrios de doble capa con cámara de aire al vacío Aprovechamiento de la inercia térmica, mediante el empleo de fachadas ventiladas y cubiertas invertidas. Ganancia solar directa, a través de huecos acristalados Ganancia solar para acondicionamiento e iluminación de zonas comunes mediante invernadero Sombreamiento de huecos acristalados mediante pérgolas de cubierta y parasoles de lamas de plantas de hoja caduca Sombreamiento de cubiertas, mediante doble pérgola térmica y radioconvectiva Ventilación natural cruzada, mediante aspiradores eólicos, con refrigeración adiabática Estrategias Activas Calefacción y ACS renovable, mediante campo solar térmico y suelo radiante Refrigeración renovable, mediante campo solar térmico y maquinas de absorción Sistema de intercambio energético con el terreno y supresión de torre de refrigeración. Utilización del cobertizo existente para soporte del campo solar fotovoltaico Apoyo de energía renovable, mediante caldera de biomasa. Tabla XXIV.- Ficha técnica del C-DdI SP6- CEDER Solar térmica Frío Solar Solar fotovoltaica Climatización biomasa Intercambio energético terreno Captadores solares (TIM) - Superficie instalada 126 m2 5 máquinas de absorción - Potencia instalada kW Potencia instalada 7.5 kwp 2 Caldera de biomasa - Potencia kw 7 perforaciones verticales de 100 m PÁG 88 de 200

91 Invierno día Verano día Verano noche Fig Gráficas del comportamiento bioclimático Vista general Norte y pérgola solar térmica Vista general Sur y pérgola radio-convectiva PÁG 89 de 200

92 Vista general Este Detalle de invernadero Fig Imágenes más representativas del C-DdI SP6-CEDER Tabla XXV.- Resultados obtenidos por simulación Calificación Energética Demanda energética (kw.h/m2.año) Calefacción Refrigeración Ahorros Simulación Demanda Energética CEDER. Edificio 42,21 13,07 Bioclimática Solar Activa Biomasa Ahorros: Sist. Pasivos 40 % - Sist. Solares Activos 34 % - Biomasa 26 %. Nota importante: Los datos mostrados en el gráfico de ahorros, corresponde a los valores globales de climatización del C-DdI, mientras que los valores detallados de calefacción y refrigeración, se incluyen en el apartado SUBPROYECTO 1: Trabajos previos a la Construcción de los Contenedores- Demostradores de Investigación (C-DdI). Tabla XXVI.- Sobrecostes Sobrecostes Sobrecoste de los sistemas pasivos (%) Sobrecoste de los sistemas activos (%) Sobrecoste total del C-DdI (%) En relación con el coste de la obra civil 16, En relación con el coste de las instalaciones , En relación con el coste total del C-DdI 8,44 6,50 14,94 PÁG 90 de 200

93 Es importante destacar que estos sobrecostes, son debidos en gran medida, a su condición de prototipos para la investigación, por lo que en condiciones de construcción generalizada los mismos no deberían existir. Los socios participantes en este subproyecto, han sido los siguientes, resumiéndose su participación como se describe a continuación: CIEMAT La UiE3 del CIEMAT ha llevado a cabo los trabajos de coordinación general de los sistemas pasivos y de los activos basados en energías renovables, mediante el asesoramiento y coordinación científico-técnica al proyecto y la dirección de obra Además ha realizado estudios de soleamiento y de obstrucción solar de la fachada sur y ha apoyado la integración arquitectónica de las instalaciones térmicas y fotovoltaicas y ha asistido a la Dirección Facultativa durante la ejecución de la obra, asistiendo a las reuniones que durante su ejecución se plantearon. Por su parte el CEDER, realizo las gestiones administrativas y legales necesarias para llevar a cabo la construcción del C-DdI y encargó la realización de los proyectos de las instalaciones de Calefacción con Biomasa y de Intercambio Energético con el Terreno. Así mismo organizó la inauguración oficial que fue realizada por la Ministra de Ciencia e Innovación, Dña Cristina Garmendia con asistencia de todos los participantes en este SP así como personal Institucional y trabajadores del CEDER. DRAGADOS-SEIS El Subproyecto 6 comprende todas las fases relacionadas con la construcción del Contenedor Demostrador de Investigación (C-DdI) del CEDER, construido por SEIS y que ha contado con la participación de DRAGADOS en diversas fases. Los principales desarrollos realizados por DRAGADOS, contando con la colaboración de SEIS, han estado relacionados con las fases de planificación y control de obra. Se resumen a continuación los dos más significativos: Desarrollo de una novedosa herramienta de software de planificación en 4D (4 dimensiones: 3D espaciales + tiempo) para ofrecer, mediante una simulación visual de la secuencia constructiva, diversas alternativas a la planificación seguida en la construcción del C-DdI del CEDER. Uno de los principales avances de dicha herramienta sobre cualquier otra aplicación similar del mercado es que permite modificar la planificación hecha en cualquier momento y la herramienta se actualiza de manera que se visualiza automáticamente la secuencia constructiva modificada. Esto tiene un alto valor para cualquier empresa que lleve a cabo la construcción de una obra pues esta aplicación es un importante soporte para el Jefe de Obra en la fase de planificación y de control de obra. Sirve esta herramienta también como instrumento de visualización para otros agentes del proceso constructivo (subcontratistas, propiedad, dirección facultativa, etc.) para conocer el potencial estado de la obra en un momento determinado del tiempo o la relación entre el estado planificado en un instante determinado y el estado real de la obra. Ayudando a corregir desviaciones, organizar tajos, etc. Desarrollo de una herramienta software de ayuda a la toma de tiempos y observaciones instantáneas de cualquier proceso constructivo. Esta aplicación de software, que puede ser usada en un móvil de última generación o una PDA u ordenador portátil, permite observar, cronometrar, registrar y obtener información de cualquier proceso constructivo con el fin de poder analizarlo y proponer mejoras para aumentar los rendimientos en obra. PÁG 91 de 200

94 Mediante esta herramienta, se puede ahora realizar de manera automática este seguimiento que anteriormente se hacía manualmente, introduciendo nuevas posibilidades, mayor exactitud y mayor cantidad de datos registrados. El correcto uso de esta herramienta supone importantes mejoras en muchos de los procesos constructivos comunes en el transcurso de una obra. Actualmente y gracias al proyecto ARFRISOL, ambas herramientas se encuentran 100% operativas para su uso. Se adjuntan como anejos II, III y IV los manuales de uso de ambas aplicaciones: 4D y CRONOS y OBSERVACIONES INSTANTÁNEAS. 9 REN (antes Gamesa Solar) Las líneas de investigación llevadas a cabo por 9Ren han sido las siguientes: SISTEMA SOLAR TÉRMICO Las características de esta instalación son similares a la desarrollada en el C-DdI Ed70-CIEMAT, que se explica en el Subproyecto 3 (SP3). SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO La línea de investigación llevada a cabo por 9Ren en este proyecto ha sido investigar el análisis de producción de la planta FV. Esto consiste en: Realización de un estudio previo de producción, utilizando un modelo teórico y herramientas de simulación FV Previamente a la instalación, se realizó un ordenamiento de los módulos a partir de los datos de los flash report, que dan la curva I-V de cada módulo. Mediante esta ordenación se minimizan las pérdidas por dispersión de parámetros. Mediante un aparato especial de medida de curvas I-V se mide la curva final del campo FV y se compara con el resultado teórico esperado. Se compara además la potencia pico real con la resultante de sumar potencia pico de todos módulos, obteniendo así las pérdidas por dispersión que se llevan al modelo. Desde la puesta en marcha se ha monitorizado la operación del campo fotovoltaico a partir de los parámetros eléctricos relacionados con la producción de energía. Los valores de tensiones e intensidades en el bus de CA se monitorizan en continuo mediante un analizador de redes instalado al final de línea de conexión del inversor con el embarrado general de la instalación. Por el contrario, los valores de tensiones e intensidades en el bus de CC pueden consultarse a través del display del propio equipo aunque no están siendo registrados. Lo mismo ocurre con las temperaturas de módulo y el valor de la irradiación incidente, aunque para este último valor se cuenta con la medida obtenida en la garita meteorológica del sistema de monitorización. Contrastar este modelo con los resultados de producción reales en operación. Merced a la monitorización de irradiación y temperaturas se analizan las pérdidas por temperatura de los módulos y se ajustará el modelo teórico. Se analizarán las pérdidas en el inversor, verificando los rendimientos a cargas parciales, y observando las horas de acople y parada. SOLIKER (Antes GRUPO UNISOLAR) El diseño térmico de instalaciones ha sido coordinado por Soliker, siguiendo el ejemplo de otros edificios pero introduciendo ciertas especificaciones adaptadas al tipo de edificio. Por otro lado, al ser una rehabilitación hay integraciones que se han realizado PÁG 92 de 200

95 obligados por las condiciones del edificio existente. Así, aunque se había pensado en implantar en la galería principal algunos elementos de muro Trombe, con o sin paneles fotovoltaicos de capa fina que permitiesen amortiguar la importante irradiación del verano la arquitectura no ha considera necesario su implantación. En este C-DdI Soliker (antes Unipolar), ha experimentado un nuevo diseño avanzado del disipador radioconvectivo con unos resultados muy interesantes. Bien es cierto que para evitar tener grandes volúmenes de anticongelantes se rellena el circuito con agua corriente por lo que se requiere desaguarlo durante el invierno. El campo por mejorar la flexibilidad y adaptarse al espacio requerido se ha diseñado en dos grandes módulos captadores; un colector de salida para el arpa de tubos, con aislamiento de cada tubo, de forma que permita la eliminación del circuito en caso de picadura del tubo polimérico. El tubo ha sido estudiado en profundidad, con un fuerte desarrollo de I+D, incluido en los documentos del SP8 (I+D SISTEMAS) y ha demostrado ser un buen elemento disipador que permite con poca energía disipar grandes cantidades de calor de los edificios, de forma eficaz y con bajo coste. La composición del tubo, la respuesta del mismo a la radiación IR y al espectro solar, etc. ha demostrado su capacidad para dar respuesta a este tipo de solicitaciones. La implantación de una caldera de biomasa dimensionada para dar respuesta a la fuerte demanda de energía térmica en el invierno, dada las condiciones meteorológicas del emplazamiento. Sobre esta aportación se encuentran los sistemas de frío segmentados en cuatro unidades que se integran sobre un campo de captadores térmicos de tipo TIM (patentado por Grupo Unisolar, con anterioridad a este proyecto) pero que están permitiendo valorar la respuesta de los mismos frente a los grandes gradientes de frío-calor que se experimenta en Soria. La potencia adicional que proporciona la instalación geotérmica, tanto como disipador como almacén térmico esta permitiendo ajustar las tres fuentes de entrada de energía de forma muy por encima de los requerimientos. Por ello, la gestión de ofertas es relativamente sencilla, pues la demanda general del C-DdI debido principalmente a la adecuada implantación de sistemas pasivos y bioclimáticos SUBPROYECTO 7: Evaluación energética Estudio y evaluación energética de los 5 C-DdI s para comprobar su funcionamiento tanto global en condiciones reales de uso durante como mínimo un año, así como de los diferentes sistemas específicos construidos en cada uno de los mismos. Además se analiza la calidad del aire interior que existe en cada uno de ellos. Esto se consigue con la ejecución de 5 fases explicadas con todo detalle en el Informe Final del SP7 (EVALUACIÓN ENERGÉTICA). Como se enumeraba en la sección 2.1, la evaluación energética experimental de los C-DdI s, se ha basado en el estudio experimental de los siguientes aspectos: Estudios de confort, identificación de las desviaciones entre simulaciones y medidas experimentales, caracterización y evaluación de la envolvente, y evaluación de los sistemas activos. En este subproyecto se distinguen tres tipos de resultados. En primer lugar se han obtenido resultados en cuanto a la evaluación experimental en si misma de los C-DdI s que en términos globales confirman el ahorro previsto junto con niveles de confort adecuados en los periodos de ocupación de los C-DdI s. Por otra parte se ha avanzado en la mejora y el desarrollo de procedimientos de medida y análisis de datos experimentales para la evaluación energética de edificios que se han presentado en diferentes foros científicos y han favorecido de forma decisiva la presencia del CIEMAT en foros cuyo trabajo está dedicado a esta temática tales como el Annex 58 del programa IEA. Es destacable que además de PÁG 93 de 200

96 participar activamente en todas las subtareas de este Annex se está co-liderando la subtarea 3 sobre Dynamic Data Analysis and Performance Characterisation. Finalmente los 5 C-DdI s construidos y dotados de instrumentación completa, sistema de adquisición de datos y monitorizados de forma continua son instalaciones experimentales de gran valor en el campo de la investigación en Eficiencia Energética en la Edificación. La responsable del subproyecto ha sido la Jefe del Grupo de Análisis Energético en Condiciones Reales de Uso, Dña. Mª José Jiménez Taboada. El Supbroyecto 7 se ha realizado mediante la ejecución de 5 fases que se explican exhaustivamente en el Informe Final del SP7 (EVALUACIÓN ENERGÉTICA) y se resumen a continuación: Fase 7a: Diseño del experimento (equipos, toma de datos, etc.) El trabajo desarrollado en esta fase ha incluido lo siguiente: - Selección del dispositivo experimental y criterios de diseño del experimento. - Selección de recintos: Tras analizar las características de los C-DdI s a monitorizar, y teniendo en cuenta que debido a las dimensiones de estos C-DdI s una monitorización exhaustiva de cada uno de los recintos de todos ellos era inabordable desde el punto de vista económico, se ha optado por una monitorización por muestreo de un conjunto de recintos considerados como representativos de cada uno de los C-DdI s. En esta fase la selección de recintos se ha basado en consideraciones cualitativas, y la representatividad de los recintos seleccionados se ha verificado posteriormente en la fase 7c a partir de los datos experimentales. - Equipo de medida y sensores: Su selección se ha hecho con el objetivo de conseguir la mayor exactitud posible en las medidas experimentales, teniendo en cuenta todos los elementos de la cadena de medida: exactitud de los sensores, resolución del sistema de adquisición de datos, apantallamiento y puesta a tierra de cables, sistema de adquisición de datos distribuido para minimización de longitud de cables de señales analógicas, elementos de protección de sensores adecuados. - Variables y puntos de medida: Se han seleccionado con el objetivo de que tengan la mayor representatividad posible. Para los puntos y variables más críticas se han establecido redundancias que han facilitado la verificación posterior así como llevar a cabo trabajos de investigación al respecto. - Implementación de innovaciones en el diseño experimental: Se han tenido en cuenta diferentes problemas observados en trabajos previos para implementar modificaciones en el diseño experimental con el objetivo de llevar a cabo los trabajos de investigación orientados a solucionar tales problemas. Las modificaciones introducidas han consistido principalmente en la inclusión de diferentes alternativas para la medida de cada uno de los efectos cuya estimación presenta mayores dificultades y la medida de variables que tradicionalmente no se medían tales como el nivel de ocupación, la temperatura de terreno, la temperatura de las superficies internas, el estado de apertura de puertas y ventanas, la radiación de onda larga, la radiación solar en diferentes planos, etc. - Procedimientos para la definición de especificaciones de la instalación y el montaje, asi como elaboración de la documentación para garantizar la trazabilidad de los registros: El éxito de la monitorización depende en gran medida de que la información intercambiada entre los diferentes agentes PÁG 94 de 200

97 (investigadores, arquitectos, responsables de obra, instaladores y usuarios) sea suficientemente completa y clara. Por otra parte desde que el investigador define lo que necesita medir y cómo, hasta que la monitorización está implementada en el C- DdI existe un proceso en el que intervienen diferentes agentes, en su mayoría habituados a utilizar diferentes formatos para el manejo de la información, por lo que se hace necesario generar los documentos en los formatos adecuados, lo cual aporta una dificultad adicional al proceso. Los documentos generados para cumplir estos objetivos son los siguientes: 1. Documento descriptivo sobre las especificaciones del sistema de adquisición de datos, los sensores y cómo estos deben ser colocados. Este documento es común a todos los C-DdI s. 2. Esquema indicando las variables, puntos de medida y ubicación de los sistemas de adquisición de datos, en formato power point. Uno por cada uno de los C-DdI s. 3. Esquemas, en formato Autocad, indicando la colocación exacta de cada uno de los equipos, los sensores y su cableado. Uno por cada C-DdI. 4. Tablas de conexionado indicando toda la información detallada referente al cableado de los sensores y equipos, ubicación, identificación en archivos. Uno por cada C-DdI. La siguiente tabla indica el tipo de tabla utilizado. Aunque en el ejemplo sólo se incluyen 11 canales, las tablas elaboradas incluyen todos los canales (del orden de 200 por C-DdI). Tabla XXVII. Formato utilizado para registrar la informacion referente a cableado de sensores y equipos, ubicación, identificación en archivos PÁG 95 de 200

98 Todos estos documentos han sido actualizados cada vez que se ha efectuado una modificación sobre el sistema de monitorización. - Desarrollo de herramientas para la adquisición de datos y su visualización: Se han elaborado aplicaciones en LabVIEW que permiten que el proceso de adquisición de datos y visualización se realicen de forma automática y facilite el acceso a los datos de una forma fiable, ordenada, rápida, y cómoda. Fig Pantalla principal de herramienta de adquisición de datos desarrollada para la monitorización de todos los C-DdIs. Fig Pantalla principal de herramienta de visualización para la monitorización del C-DdI del SP4. Fase 7b: Comprobación de la instalación de sensores y puesta en funcionamiento de los equipos de monitorización El trabajo desarrollado en esta fase ha incluido lo siguiente: - Instalación y puesta en marcha: Se ha realizado según el diseño del experimento realizado en la fase anterior. Se ha supervisado de forma presencial al inicio de la instalación y con visitas in-situ cada vez que esto ha sido necesario. La puesta en marcha se ha realizado en estas visitas iniciales tras las primeras verificaciones. La supervisión también se ha realizado mediante accesos remotos también implementados en las visitas iniciales y que han permitido la verificación de gran parte de las medidas experimentales en modo remoto. Fig Instalación de sensores de humedad relativa interior (izquierda), temperatura (centro) y C0 2 (derecha) en pasillo próximo a despacho 13. C-DdI SP4. Fig Instalación de sensores de temperatura de aire (izquierda), C0 2 (centro) y humedad relativa (derecha) en pasillo próximo a despacho 13. C-DdI del SP4. PÁG 96 de 200

99 Fig Registros con módulos de adquisición de datos y vatímetros. C-DdI SP4. Fig Sensores meteorológicos y registro con módulos de adquisición de datos. SP4. Fig Humedad y temperatura exterior con protector de radiación. SP4. - Rutinas y pautas de trabajo para la verificación inicial, y a lo largo del periodo de monitorización, para garantizar la calidad de los datos: Se han establecido accesos remotos y actuaciones in situ. Se ha establecido acceso remoto a todos los ordenadores de monitorización de los C-DdI s desde el CIEMAT lo que permite llevar a cabo una gran cantidad de comprobaciones que de no existir este acceso obligarían al personal del CIEMAT a desplazarse hasta cada uno de los C-DdI s con mucha frecuencia, lo cual resulta inviable dada la ubicación de cada uno de los C- DdI s. Esta conexión ha permitido que cada uno de los canales sean comprobados simultáneamente a su instalación, así como la verificación de los canales, y la copia de seguridad periódica de los datos registrados en los ordenadores del CIEMAT. Tras la puesta en marcha del sistema este acceso remoto permite la identificación y diagnosis de problemas que se han resuelto bien in situ o bien en modo remoto de acuerdo a su diagnosis. - Elaboración de herramientas para manipulación de datos: que facilita la tarea rutinaria de verificación y selección de datos para su análisis. Concretamente se han desarrollado herramientas con las siguientes funciones: 1. Programas para la gestión de bases de datos experimentales y acceso a los mismos. 2. Programas para verificación, procesado y análisis de datos experimentales, desarrollados mediante programación en entorno LabVIEW. Fase 7c: Primeras evaluaciones (Análisis de los datos experimentales) Se han llevado a cabo las siguientes tareas: - Valoraciones y análisis cualitativo de los datos del C-DdI, modos de operación etc., utilizando gráficas como ilustración. Este análisis preliminar se ha realizado en primer lugar para verificar el funcionamiento del sistema de adquisición de datos y diagnosticar problemas si los hubiera, y en segundo lugar PÁG 97 de 200

100 como primera aproximación cualitativa al comportamiento térmico y energético de los C-DdI s. - Estudio climático. Análisis de la representatividad de los años monitorizados respecto al año tipo comentando en qué sentido se observan las desviaciones y cómo se espera que afecten al comportamiento energético de los C-DdI s. - Verificación de la representatividad de los despachos mediante análisis de componentes principales. Este análisis se ha realizado considerando la temperatura de aire medida en los diferentes recintos del C-DdI. Para cada uno de los C-DdI s estudiados, se identifica una primera componente que describe de forma predomínate todos los despachos que a priori se habían considerado equivalentes, lo cual confirma esta hipótesis. En las siguientes figuras se presentan los resultados para los C-DdI s del SP3 (ED 70-CIEMAT), SP4 (PSA), SP5 (BARREDO) y SP6 (CEDER). Valor de la componente 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0,32 0,24 0,16 0,08 0,00 Valor componente d_1 d_2 d_3 d_4 d_6 d_7 d_8 d_9 d_10 d_12 d_13 d_14 d_15 d_16 d_17 d_18 Bec Des Audit Reun Nombre del recinto c1 c2 c3 Nombre del recinto C1 C2 C3 C4 Fig Valores de las primeras componentes principales de los despachos seleccionados. Primera componente en el eje izquierdo y las restantes en el derecho. C-DdI del SP3 (ED70 CIEMAT). Fig Valores de las primeras componentes para todas las estancias del C-DdI para la serie de febrero. Primera componente en el eje izquierdo y las restantes en el derecho: C-DdI del SP4 (PSA). 1,2 0,32 1,2 0,32 Valor Componente 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0,24 0,16 0,08 0 Valor Componente Valor Componente 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0,24 0,16 0,08 0,00 Valor Componente C1 C2 C3 C4 Nombre del recinto C1 C2 C3 C4 Fig Valores de las primeras componentes principales de los despachos seleccionados. Primera componente en el eje izquierdo y las restantes en el derecho. C-DdI del SP5. Fig Valores de las primeras componentes para todas las estancias del C-DdI para la serie de febrero. Primera componente en el eje izquierdo y las restantes en el derecho: C-DdI del SP6. PÁG 98 de 200

101 - Análisis de confort para invierno y verano para todas las estancias representativas. En los C-DdI s donde se han llevado a cabo actuaciones para la optimización del comportamiento se ha repetido el análisis para cada una de las etapas que se distinguen en la operación del C-DdI según el nivel de optimización. Además el análisis se ha distinguido para el total de datos registrados, el horario oficial de ocupación y la ocupación real. Esta distinción no se ha hecho para el C- DdI del SP3 (ED 70-CIEMAT) ya que en este las condiciones de confort no pueden depender del nivel de ocupación debido a los requisitos impuestos por los laboratorios que alberga. El análisis se ha basado en el método de Fanger que se ha aplicado a todos los C-DdI s. - En la mayoría de los C-DdI s los índices calculados indican que los niveles de confort alcanzado han sido adecuados. Únicamente en el C-DdI de SP2 (CIESOL) se observan valores fuera los rangos aceptables cuando los sistemas de climatización no están funcionando. Sin embargo estos resultados también se consideran aceptables teniendo en cuenta por una parte que este C-DdI ya estaba construido al inicio del PSE-ARFRISOL y que por lo tanto no fue posible aplicar en su diseño criterios de ahorro energético basados en los estudios, y sobre todo en los cálculos, realizados en el SP1 (TRABAJOS PREVIOS), y por otra parte que el sistema de climatización de este C-DdI es únicamente solar. Además los índices de confort calculados se han utilizado para implementar estrategias de control que optimicen el comportamiento térmico y energético de este C-DdI. Las figuras que se presentan a continuación resumen los resultados obtenidos en cuanto al Voto Medio Previsto (PMV de Fanger) para todos los C-DdI s. Fig Evolución del PMV en todos los recintos el periodo de invierno Noviembre Recintos monitorizados del C-DdI del SP2. Fig Evolución del PMV en todos los recintos el periodo de verano agosto Recintos monitorizados del C-DdI del SP2. PÁG 99 de 200

102 Fig Análisis de confort. Verano Despacho 13 del C-DdI del SP3. Fig Análisis de confort. Invierno Despacho 13 del C-DdI del SP3. Fig Análisis de confort utilizando todos los datos registrados. Despacho 1 del C-DdI del SP4. Fig Análisis de confort según ocupación. Invierno. Despacho 1 del C-DdI del SP4. Fig Análisis de confort verano Despacho 3 del C-DdI del SP5. Fig Análisis de confort invierno Despacho 3 del C-DdI SP5. PÁG 100 de 200

103 Fig Análisis de confort verano Despacho sur del C-DdI del SP6. Fig Análisis de confort invierno Despacho sur del C-DdI SP6. - Identificación de la desviación entre simulaciones y comportamiento real para cada una de las estancias monitorizadas en detalle. Tras analizar la representatividad de los despachos seleccionados con respecto al resto del cada uno de los C-DdI s, se compara la desviación del resultado de la simulación con los datos medidos para, finalmente, analizar la validez relativa de cada una de las hipótesis de simulación introducidas en el modelo de evaluación teórico original. Este estudio se centra en la evaluación de las hipótesis de simulación que debe prestar atención a dos aspectos principalmente. En primer lugar que las medidas obtenidas experimentalmente sean comparables con las predicciones teóricas y, en segundo lugar, que las hipótesis teóricas coincidan con la situación real bajo estudio. La causa de que las hipótesis teóricas no coincidan con la situación real puede ser bien debido a que algunas de las características del C-DdI no son las esperadas porque haya habido desviaciones entre el proyecto inicial y la puesta en obra final, o bien porque las condiciones meteorológicas o de uso no son las esperadas. Por ello en estas nuevas simulaciones se introduce por una parte la información real del C-DdI disponible tras su construcción, y por otro lado las medidas experimentales disponibles sobre condiciones meteorológicas y de uso. Se ha ejecutado un nuevo modelo de simulación para los datos correspondientes a la campaña de monitorización de los C-DdI s. Debe destacarse que no se ha introducido ninguna ganancia en concepto de ocupación, siendo ésta una de las fuentes de discrepancia entre las predicciones del modelo y las medidas experimentales. Asimismo, no se tienen en cuenta los intercambios de aire entre el pasillo y el interior del despacho, siendo éstos de particular relevancia sobre todo cuando la puerta se encuentra abierta. Para la comparación se emplea el residuo de la temperatura del aire interior, que es la diferencia entre la temperatura del aire interior simulada y la temperatura del aire interior medida. Las siguientes figuras muestran los resultados obtenidos para series correspondientes a verano para los diferentes C-DdI s. PÁG 101 de 200

104 Temperatura (ºC) 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0-0,5-1,0-1,5-2, Tiempo (horas) Residuo Temperatura de aire Fig Residuo de la temperatura del aire interior para un intervalo correspondiente a verano de 2011: Despacho p0.13. C-DdI del SP3 (ED70 CIEMAT). Temperatura (ºC) Tiempo (horas) Residuo temperatura aire Fig Residuos de la temperatura del aire interior del en el periodo dominado por la refrigeración: Despacho 13 C-DdI del SP4 (PSA). Temperatura (ºC) 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0-0,5-1,0-1,5-2, Tiempo (horas) Residuo Temperatura de aire Temperatura (ºC) 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0-0,5-1,0-1,5-2, Tiempo (horas) Residuo D.Titulados Superior Fig Residuo de la temperatura del aire interior para un intervalo correspondiente a verano de 2011: Despacho 3. C-DdI del SP5. Fig Residuos de temperatura de aire interior en el periodo de verano: Despacho Titulados Superiores. SP6. Así, a partir del análisis residual se concluye que el modelo empleado no se puede considerar validado para las condiciones reales de uso, aunque se pudiera utilizar de forma efectiva con otros fines, dado que en un porcentaje relevante las discrepancias no superan el grado Celsius. No obstante, para un análisis más pormenorizado el modelo debe ser mejorado. También se han realizado las comparaciones con respecto a la demanda energética y la influencia relativa de cada uno de los parámetros considerados. Este análisis debe considerarse desde el aspecto del análisis de sensibilidad y no de la aproximación a la realidad, dado que como se ha demostrado en la sección anterior el análisis residual no permite considerar al modelo como si estuviera validado. En cualquier caso, la información ofrecida es de interés para mejorar futuras evaluaciones teóricas. Para la evaluación de la influencia de cada una de las hipótesis se realiza una batería de simulaciones cambiando una de las hipótesis cada vez y una simulación final en la que se cambian todas las hipótesis simultáneamente. El caso original incluye las hipótesis de cálculo introducidas en el SP1 (TRABAJOS PREVIOS), como se ha comentado con anterioridad. Cada una de las demandas se analizan con respecto a la variación producida con respecto al caso base y separadas en los conceptos de calefacción, refrigeración y total (suma de la demanda de calefacción y de refrigeración). Así, un valor de 110% en un concepto determinado representa un aumento del PÁG 102 de 200

105 10% en su valor. Debido a sus características, la aplicación de la metodología en el caso del C-DdI SP6 (CEDER) se realiza mediante una función objetivo distinta, como es considerar la temperatura del aire interior. Se ha procedido de este modo dado que el consumo del C-DdI ha sido más bajo de lo esperado, de forma que en verano es irrelevante y en invierno el caudal de los circuitos de suelo radiante no ha llegado al mínimo considerado para dimensionar los caudalímetros. Las siguientes figuras presentan los resultados numéricos y gráficos de la comparación para los diferentes C-DdI s Desviación hipótesis (%) Caso base SP1 Vidrio Infiltración Meteorolog ía Ganancias internas Consigna Desv. Total calefacción Calefacción 100,00 93,79 50,59 88,71 106,53 192,09 119,90 Desviación hipótesis (%) Caso Base SP1 Albedo Infiltración Temperatura terreno Fachada y cubierta Total Calefacción 100,00 104,34 15,40 358,96 93,12 139,33 Refrigeración 100,00 101,34 108,29 121,32 11,72 100,00 17,87 Refrigeración 100,00 91,73 66,31 222,69 100,64 185,96 Total 100,00 98,66 87,82 109,75 45,36 132,67 54,07 Total 100,00 93,74 58,21 244,36 99,44 178,54 Fig Influencia sobre el cálculo de la demanda de las diferentes hipótesis de simulación: C-DdI del SP3 (ED70 CIEMAT). Fig Influencia sobre el cálculo de la demanda de las diferentes hipótesis de simulación: C-DdI del SP4 (PSA). 400 Desviación hipótesis (%) Caso Base SP1 Año típico Cargas iluminación Cargas fuerza Total Calefacción 100,00 59,86 58,87 111,41 115,96 125,46 Refrigeración 100,00 183,86 101,82 24,15 56,80 0,86 Total 100,00 72,02 63,08 102,85 110,15 113,24 Exp Desviación Menor 1ºC (%) Base Infiltración Sombra Sur Ganancias internas Meteorología Caso Final Despacho norte 47,98 42,38 47,98 26,67 59,19 89,14 Despacho sur 42,66 42,96 45,49 55,50 33,78 60,86 Fig Influencia sobre el cálculo de la demanda de las diferentes hipótesis de simulación: C-DdI del SP5. Fig Influencia sobre la simulación de temperatura interior de las diferentes hipótesis de simulación: C-DdI del SP6. Fase 7d: Evaluación global estática y dinámica En esta fase se planteaba el análisis de los datos experimentales, tanto del C-DdI en su conjunto, como de los sistemas específicos para llegar a obtener la caracterización energética de cada C-DdI. PÁG 103 de 200

106 Este análisis se ha llevado a cabo para las estancias seleccionadas según los criterios presentados en las fases anteriores. No debe olvidarse que se trata de una línea de investigación abierta y de actualidad en la cual el CIEMAT está muy bien posicionado a nivel internacional (P.ej.: Annex 58 ECBCS IEA hasta 2015). El trabajo desarrollado en el PSE ARFRISOL ha permitido avanzar significativamente en cuanto a su aplicación bajo las condiciones climáticas que se dan en España. Pero los que los resultados deben considerarse un avance en esta línea sobre la que se continua trabajando. Evaluación de la envolvente. En este contexto, se ha llevado a cabo un análisis adaptando la metodología de análisis de forma que se ha realizado un único análisis que engloba los aspectos estáticos y dinámicos en el sentido de que los parámetros característicos de la envolvente se han obtenido igual que en los métodos estáticos mediante regresión lineal múltiple basada en valores promedio de las medidas experimentales, y además se han considerando los aspectos dinámicos de la campaña experimental en el planteamiento inicial de las ecuaciones de balance energético de los recintos. Tras integrar estas ecuaciones, y utilizar valores medios como representación de la integral, se obtienen ecuaciones desde el punto de vista formal análogas a las estáticas, pero incluyendo los aspectos dinámicos. Los aspectos críticos e innovadores del procedimiento propuesto son la identificación de: - El mínimo periodo de integración (o promedio) óptimo, que en el caso de los métodos estáticos se suele considerar fijo (lo cual en muchas ocasiones conduce a resultados con altas incertidumbres). - Los principales efectos que contribuyen al balance energético de los recintos considerados, frente a los efectos despreciables. La identificación de estos aspectos proporciona criterios para la minimización del periodo mínimo de campaña experimental y también de las variables y equipos necesarios para el análisis, y por lo tanto para la reducción de costes de la evaluación experimental, lo cual es fundamental a la hora de plantear este tipo de evaluaciones a nivel comercial. Como consecuencia del diseño de los C-DdI s que favorece la ganancia solar en invierno y la evita en verano los recintos considerados tienen un coeficiente de ganancia solar dependiente del tiempo, lo cual introduce una dificultad adicional al análisis. En una primera aproximación se ha estimado un coeficiente de ganancia solar para invierno y otro diferente para verano. En todos los casos el coeficiente global de perdidas obtenido presenta valores bajos. Esto confirma que los recintos considerados tienen un alto aislamiento y que la puesta en obra no ha introducido deficiencias significativas tales como puentes térmicos parásitos, etc. Se observan valores bajos del coeficiente de ganancia solar en verano, y mayores en invierno, lo cual indica que se tras la puesta en obra se ha conseguido el objetivo de control solar establecido en el diseño. Los resultados obtenidos se resumen en la siguiente tabla. PÁG 104 de 200

107 Tabla XXVIII.- Resumen de los parámetros que caracterizan la envolvente de los recintos seleccionados como representativos de cada uno de los C-DdI s. (*) Valores normalizados según el área útil del recinto. C-DdI UA ga INVIERNO ga VERANO Area útil (W/K) (m 2 ) (m 2 ) (m 2 ) (W/m 2 K) (-) SP2 15 N/D N/D SP SP4 11 N/D N/D SP SP UA (*) ga INVIERNO (*) ga VERANO (*) (-) Análisis de sistemas activos: a continuación se hace un análisis resumido del comportamiento de los mismos: C-DdI del SP2 Se ha realizado el análisis de la instalación de frío solar desde el punto de vista termodinámico y los resultados ponen de manifiesto que las temperaturas obtenidas son siempre muy superiores a los 45 C, por lo que se garantiza el correcto funcionamiento del sistema operando en modo de calefacción. En las horas centrales del día y con valores altos de radiación se alcanzan temperaturas de salida superiores a los 80 C, que es la temperatura óptima para operar la máquina de absorción. Por lo que es de esperar el funcionamiento del sistema de refrigeración con aporte exclusivo, de la energía generada en el campo solar. Se ha calculado el rendimiento del campo de captadores, siendo este siempre superior al 30%, y su máximo valor entorno al 50%. Se analizado la importancia de incluir en la instalación un sistema de almacenamiento de agua caliente, que nos proporciona la energía necesaria en aquellos momentos en los que la radiación incidente sobre el campo de captadores sea insuficiente. El sistema de almacenamiento evitará en muchos casos la utilización de la caldera de gas, con el consiguiente ahorro de combustible fósil. C-DdI del SP3 (ED 70-CIEMAT) Se han analizado cuatro meses correspondientes a las cuatro estaciones. Teniendo en cuenta los resultados obtenidos se implementaron mejoras en el sistema. Tras estas mejoras se volvió a analizar un mes de verano comparándolo con el verano anterior. A partir del análisis previo a las actuaciones de mejora se llegó a las siguientes conclusiones: - El rendimiento del campo de captadores se encuentra entre el 42% y el 55%. - Entre la energía producida por el campo de captadores, medida en la azotea, y la energía cedida a los subsistemas de climatización y ACS que se mide en otras partes del C-DdI, existe un descenso de entre el 47% y el 62%. - En cuanto al aporte solar a climatización: se observa una disminución entre el calor cedido por el campo de captadores al sistema de climatización, medido antes de los tanques, y la suma de las energías que llegan al sistema de calefacción y a las máquinas de absorción. - Inicialmente, debido al sobredimensionamiento de los tanques de alimentación, un porcentaje muy elevado de la energía solar térmica producida es destinada a la alimentación de estos, por lo que los porcentajes obtenidos de energía solar comparados con los necesarios de energía global para climatización son mucho PÁG 105 de 200

108 menores de los que se podrían conseguir. Para mejorar este aspecto se acometió una optimización desde el SP10 (PUESTA EN MARCHA). - Debido a lo estricto de los requisitos de estabilidad de temperatura necesaria en algunas estancias, tales como las salas blancas y a la situación de otras, como los laboratorios en los sótanos, se necesita aporte de calefacción incluso en los meses de verano, motivo por el cual la instalación está diseñada a cuatro tubos. La demanda de calefacción existente durante todo el año, se cubre completamente por aporte solar en el periodo de verano, de manera casi íntegra en el mes analizado para otoño y en torno al 50% durante los meses analizados para primavera. En febrero, el mes de estudio para invierno, que es cuando mayor demanda hay y coincide con la menor producción solar, el aporte solar supone algo más del 10%. - El funcionamiento de la calefacción y la refrigeración convencional es el esperado. - Tras el análisis correspondiente a 2011, se realizan algunos cambios sobre el funcionamiento de la instalación. Se cambia la configuración de los tanques de almacenamiento, de forma que se reduce el volumen de almacenamiento de agua caliente, lo que permite que aumente la temperatura del mismo; también se cambia la configuración de la bomba del campo de captadores, aumentando el caudal circulante. Posteriormente a estas actuaciones se evaluó el sistema en el mes de agosto de 2012, y se comparó su funcionamiento con el mismo mes del año anterior obteniéndose los siguientes resultados: El rendimiento del campo de captadores solares es el 48.38%, dentro del rango obtenido anteriormente; el aporte solar total a calefacción es 2.8 veces el valor necesario para cubrir la demanda de la planta baja por lo que se cubre toda la demanda de la mencionada planta; y el exceso se aprovecha en el resto de plantas del C-DdI); el aporte de frío solar es del 35,60 % de la demanda; y se cubre el 85.03% de la demanda de ACS a partir de energía solar. Dado que el cambio de la configuración de los tanques es la medida más explícita que se ha tomado, se analiza el cociente de aporte solar consumido en climatización frente al que llega y se almacena en los tanques. Este valor es del %, frente a un 49.71%, lo que supone una mejora. En cuanto a qué parte de las demandas de energía son cubiertas a partir de energía solar. Comparando agosto de 2011 con agosto de 2012, en ambos meses se cubren íntegramente las demandas de calefacción (en el punto 5 de este apartado se explica la existencia de esta demanda de calefacción en el periodo de verano) a partir de energía solar; cediendo calor sobrante al resto del sistema. En 2011 se cubren íntegramente las demandas de ACS a partir de la energía solar, desperdiciando parte del calor almacenado, mientras que en agosto de 2012 se cubre un 85% de las demandas a partir de solar. En el frío solar es donde se nota una mayor diferencia en 2012 supone una parte importante, siendo en agosto del 34% del consumo de refrigeración total mientras que en 2011 suponía un porcentaje del 2%. Para realizar una comparación más explícita, se toma un valor global que haga referencia al porcentaje de las demandas de la planta baja cubiertos a partir de energía solar (Energía solar aportada en la planta baja a Climatización y ACS)/ (Consumo Climatización y ACS en la planta baja). Estos cálculos proporcionan unos resultados de un 33.73% en 2011 frente a un 39.50% en Lo cual es una mejora; PÁG 106 de 200

109 y a su vez en 2012 se produce un mayor exceso de energía que se destina al resto del sistema. Aunque el rendimiento del sistema mejora tras la modificación de diseño, se produce entre la salida del campo de captadores y el aporte al circuito solar secundario (tanques de climatización) y ACS, se produce más perdidas de calor por tuberías en el mes de agosto de 2012 que en el mismo mes de 2011, siendo estos valores de 46% en agosto de 2011 y del 52% en agosto de Aporte Solar en Febrero de 2012 (KWh) ,27 Aporte Solar en Agosto de 2012 (KWh) 446,02 ACS Calefacción Refrigeración ACS Calefacción Refrigeración Fig Distribución de Energía Solar en un mes de invierno - Febrero de C-DdI SP Fig Distribución de Energía Solar en un mes de verano - Agosto de C-DdI SP Frío Solar Frio Convencional ACS Solar Frío Solar Frio Convencional ACS Solar 1660 ACS Convencional ACS Convencional Calefacción Solar 79 Calefacción Solar Calefacción Convencional Calefacción Convencional Fig Distribución de Energía Solar y Convencional en un mes de invierno - Febrero de 2012 (kwh). C-DdI del SP3. C-DdI del SP4 (PSA) Fig Distribución de Energía Solar y Convencional en mes de verano - Agosto de 2012 (kwh). C-DdI del SP3. El diseño original del sistema de climatización del C-DdI de la PSA está basado en un sistema de generación de energía solar con apoyo de convencional, para cubrir las necesidades de ACS, calefacción y refrigeración (esto último a través de máquinas de absorción o Frío Solar ), en un sistema completado por disipadores radioconvectivos. Más en concreto, se tiene una batería de 90 captadores (180 m 2 de superficie) obtienen agua caliente, que circula por un anillo de distribución y en función de la apertura de las válvulas, intercambiará calor con 5 circuitos posibles que son: Frío solar, apoyo a calefacción convencional, calefacción directa, agua caliente sanitaria (ACS) o disipación. Tras las primeras evaluaciones se llegó a la conclusión de que debido al funcionamiento de las medidas pasivas de diseño, la potencia demandada por el C-DdI era mucho menor que la utilizada para el diseño de la potencia de la instalación convencional, por lo que la bomba de calor instalada, de 100 kw en dos etapas de 50 kw y de tipo agua-aire, funcionaba con PÁG 107 de 200

110 una sola etapa y de forma intermitente, lo que suponía continuos arranques y paradas de los compresores, y una menor eficiencia energética de la esperada, además de provocar averías en los propios compresores de la bomba y en otros elementos, especialmente los intercambiadores, debidas al estrés mecánico y térmico de los mismos. Fig 79.-Esquemas de diseño de la instalación Sobre este diseño inicial se acometieron una serie de mejoras. Se realizó una actuación importante que afectó a la sala de máquinas a fin de mejorar el rendimiento de la instalación. Las principales actuaciones fueron la inclusión de una bomba de calor de 50 kw tipo aguaagua y el cambio del circuito de disipación de calor incluyendo pozos geotérmicos que permitieran a la nueva bomba aumentar significativamente su COP. Con esta mejora se consigue un ahorro importante en energía, un número de arranques y paradas menos problemático y un funcionamiento del sistema más estable y eficiente. Debido a que las modificaciones realizadas son de carácter integral e implementadas en la parte de generación del sistema, en este momento no se ha finalizado completamente la evaluación de los mismos, debido a los incidentes derivados de la nueva configuración del sistema de control, puesta en marcha y ajustes estacionales de funcionamiento (ver informe SP10 (PUESTA EN MARCHA)). Se está aplicando un método de evaluación idéntico al empleado en el análisis de los sistemas de climatización de los otros C-DdI s de investigación del PSE- ARFRISOL; en el que se analiza el rendimiento a partir de la producción, el consumo y el intercambio de energía entre los subsistemas. Las series de datos temporales deben ser lo suficientemente largas en cada periodo de análisis, como para permitir resultados con valores de incertidumbre lo bastante bajos. Hasta la fecha, con las series de datos de que se disponen sólo ha sido posible realizar la valoración del rendimiento instantáneo del campo de captadores de forma puntual, alcanzando un rendimiento del 35%. Se está continuando con la adquisición de series PÁG 108 de 200

111 temporales de datos y según estén completadas se va procediendo a su análisis según la metodología anteriormente indicada, por lo que al final del periodo de invierno y de verano, se dispondrá de los datos respectivos y del análisis final. C-DdI del SP5 (BARREDO) Este C-DdI tiene un sistema de climatización basado en energías renovables. Se produce energía solar con apoyo de caldera de biomasa, a partir del cual se alimentan la calefacción, el ACS y las máquinas de absorción (de donde se obtiene la refrigeración) El funcionamiento del sistema se evalúa a partir de la metodología empleada en la evaluación de los sistemas de climatización correspondientes a los C-DdI de los otros subproyectos. La metodología, así como los resultados de los análisis, se detallan exhaustivamente en el informe del SP5 (BARREDO) correspondiente al SP7 (EVALUACIÓN ENERGÉTICA). Como conclusiones más significativas se puede enumerar que del estudio del funcionamiento del periodo de invierno estudiado, sobre registros obtenidos desde Febrero a Mayo de 2011, se concluye que el mayor consumo que hay en el sistema es claramente la calefacción, que se cubre con aporte solar en torno al 13.5 %. Se estima que este aporte puede incrementarse (mediante actuaciones en el circuito de distribución) a un valor próximo al 20%, ya que este es el valor alcanzado en el punto de generación del campo de captadores. Además, el consumo de refrigeración es muy bajo, y aunque el funcionamiento del sistema es el esperado, el rendimiento puede mejorarse en torno al 30% actuando en el circuito de distribución del agua fria desde la salida de las máquinas de absorción hasta el aporte efectivo en las UTAs. El rendimiento global observado del campo de captadores es del %. Distribución de la Producción Distribución de Consumo Captadores Solares Caldera de Biomasa ACS Calor UTAs Calor Sr Calor a CW Fig Distribución de energía producida en el periodo estudiado - Febrero-Mayo 2011, C-DdI del SP5. Fig Distribución de energía consumida en el periodo estudiado - Febrero-Mayo 2011, C-DdI del SP5. C-DdI del SP6 (CEDER) Se han analizado cuatro meses correspondientes a tres estaciones distintas, de donde se llega a las siguientes conclusiones: - El rendimiento del campo de captadores se encuentra entre el 27% y el 30%. - Entre la energía producida por el campo de captadores, medida en la cubierta, y la energía cedida a los subsistemas de climatización y ACS que se mide en otras partes del C-DdI, existe un descenso de entre el 13 y el 45%. PÁG 109 de 200

112 - El agua calentada por los captadores solares es fundamentalmente utilizada en calefacción, entre el 57 y el 75 % de esta producción. - El empleo de calderas de biomasa supone un apoyo al calor aportado por los captadores destinado a calefacción. Entre el 41% y el 62% de la calefacción producida lo es a partir de la energía solar. La energía consumida en calefacción supone entre un 49 y un 90 % de la producida. - El sistema de paneles radioconvectivos empieza a funcionar con normalidad en el mes de septiembre de Las primeras medidas indican un buen funcionamiento en horario nocturno. Distribución de la Energía Solar - Octubre Distribución de la Energía Solar - Agosto de Calefacción Absorción ACS Calefacción Absorción ACS Fig Distribución de la Energía Solar en un mes de otoño, Octubre 2012, C-DdI del SP6. Fig Distribución de la Energía Solar en un mes de verano, Agosto 2012, C-DdI del SP6. Fase 7e: Análisis y medida de la calidad del aire interior Estudio sistemático de las concentraciones de Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs) existentes en los cinco C- DdI s propuestos. Para ello se han revisado los principales métodos tradicionales de medida, los últimos desarrollos y el posible uso de la biomonitorización (evaluación, de manera fiable, de las condiciones ambientales y del grado de degradación por presencia de contaminantes del suelo, del aire o del agua). Después de esto, se descarta su uso ya que el empleo de la biomonitorización a bajas concentraciones es complicado. Esto es debido a que los bajos niveles de contaminación producen efectos muy reducidos sobre los seres vivos. Por lo tanto, es muy difícil detectar estos cambios y establecer la causalidad a partir de estudio del efecto. Se ha realizado un resumen de los principales métodos de medida, donde se establece una comparativa entre ellos, con las principales ventajas e inconvenientes. A partir de esta comparativa, en un primer acercamiento experimental, se selecciona el muestreo sobre soporte físico, es decir haciendo pasar una cantidad conocida de aire sobre un absorbente previamente seleccionado. Se continua con el análisis en laboratorio por Cromatografía de gases/masas (GC / MS) después de Desorción Térmica Programada (ADT), técnica ampliamente validada y utilizada en diferentes campos. ya que es el más extendido. Esta técnica presenta una serie de desventajas fundamentalmente debido a los bajos niveles de las concentraciones encontradas en el interior de los C-DdI s; como es la cantidad de aire que se debe hacer circular. El análisis se hace con posterioridad en el laboratorio y ello implica que los cambios en la contaminación ambiental no se observan de forma instantánea. Consecuentemente las técnicas del análisis evolucionan hacia los sistemas adecuados para los análisis de caracterización y muestreo de los contaminantes a la concentración existente en el interior de los C-DdI s del PSE-ARFRISOL, tales como la medida en continuo del CO 2, de la humedad, de la temperatura con sensores fijos, que serán contrastados con equipos portátiles capaces de analizar los mismos elementos e implementado con otros PÁG 110 de 200

113 componentes volátiles como son NOx, SO 2, n-hexano, formaldehído, COVs y partículas con distintos sistemas de análisis como son: sensor electroquímico, sensores de dispositivo espectroscópico infrarrojo no dispersivo (NDIR), técnicas FTIR y NDIR todos ellos con equipo portátil. El hecho de medir el mismo contaminante con distintas técnicas, compara los sistemas de medida y comprueba su validez, confirmando el uso de estos equipos y obteniendo como resultados globales del estudio que todos los niveles de contaminación de todos los contaminantes analizados están por debajo de la legislación aplicable, así como en escasas o nulas concentraciones. Como resumen de los contaminantes principales analizados cabe destacar que el CO 2 se ha mantenido casi en todo momento por debajo de 800 ppm, considerado como límite superior para los espacios ventilados. Los valores de la humedad y de la temperatura quedan dentro de los niveles recomendados por normativa. El valor del CO prácticamente en ausencia total. El NOx y ácido acético por debajo de los límites de detección de los equipos utilizados. Para el resto de los contaminantes analizados tales como, formaldehído, n-hexano y SO2 están dentro de los límites recomendados. Así mismo, los diferentes Contaminantes Orgánicos Volátiles (COVs) siguen todos ellos dentro de los niveles aceptables según normativa, lo que confirma la idoneidad del sistema de ventilación al encontrarse por debajo de los límites fijados por normativa y las recomendaciones generales. Los resultados observados confirman la validez de los sistemas de medida, al ser equivalentes los datos analizados entre las distintas técnicas y la correlación con los datos bibliográficos. Estos análisis realizados, al ser comparados con edificios convencionales de similar superficie y emplazamiento, indican una similar contaminación ambiental en el interior de los C-DdI s del PSE-ARFRISOL, lo cual implica que el cuidado en el desarrollo de los sistemas de ventilación, el uso de materiales adecuados y la correcta planificación arquitectónica recogidos en la construcción de los C-DdI s influyen positivamente en el confort ambiental y en la composición del aire interior de estas edificaciones. Tras esta revisión y unos primeros análisis, se opta por un sistema propio de medida y un protocolo que asegura una metodología que se ajuste a lo deseado en el PSE-ARFRISOL. Este sistema es el presentado en el correspondiente informe técnico, previa validación de resultados a partir del estudio de una larga serie temporal de valores de dióxido de carbono. El empleo de esta metodología en el análisis de los C-DdI s ha determinando una adecuada calidad ambiental de aire en el interior de los C-DdI s, construidas con las técnicas del PSE-ARFRISOL, que influye positivamente en el confort ambiental y la composición del aire interior de estas edificaciones. Los socios participantes en este subproyecto, han sido los siguientes, resumiéndose su participación como se describe a continuación: CIEMAT La UiE3 del CIEMAT, además de lo expuesto en los apartados anteriores, ha coordinado las actividades desarrolladas en este subproyecto y ha llevado a cabo todas las fases de este subproyecto, íntegramente para los C-DdI s del SP3 (ED 70-CIEMAT) y SP4 (PSA), y en colaboración con el resto de los grupos participantes en el resto de los C-DdI s. Concretamente se han llevado a cabo las tareas que se resumen a continuación: PÁG 111 de 200

114 Se han establecido los criterios de selección de las estancias monitorizadas, las variables y los puntos de medida, los sensores e instrumentación para la medida de cada una de las variables. Se han elaborado las especificaciones técnicas para la instalación de los sistemas de monitorización, y ha supervisado la instalación de los mismos. Se han establecido los procedimientos de verificación de las medidas experimentales para todos los C-DdI s y se ha llevado a cabo las verificaciones iniciales y periódicas correspondientes para los C-DdI s del SP3 (ED 70-CIEMAT) y SP4 (PSA). Se ha propuesto una metodología para la verificación de la representatividad de los recintos inicialmente seleccionados como representativos, y se ha aplicado a los C-DdI s del SP3 (ED 70-CIEMAT), SP4 (PSA), SP5 (BARREDO) y SP6 (CEDER). Se ha definido la metodología para los estudios de confort de todos los C-DdI s basada en métodos estandarizados pero considerando aspectos propios de edificios de oficinas tales como la distinción entre los periodos de ocupación y no ocupación. Ha realizado estos análisis para los C-DdI s de SP3 (ED 70-CIEMAT) y SP4 (PSA). Se ha propuesto un procedimiento para cuantificar la desviación entre las simulaciones y las medidas experimentales para todos los C-DdI s, y se ha aplicado al análisis de los C-DdI s del SP3 (ED 70-CIEMAT), SP4 (PSA) y SP6 (CEDER). Se ha llevado a cabo la evaluación de la envolvente de los C-DdI s del SP3 (ED 70- CIEMAT), SP4 (PSA), SP5 (BARREDO) y SP6 (CEDER), mediante los métodos que tienen en cuenta los aspectos dinámicos de las campañas experimentales realizadas. Se ha adaptado la metodología desarrollada en la Task38 del programa SHC de la IEA al análisis de sistemas activos de todos los C-DdI s y se ha realizado el análisis de los C- DdI s del SP3 (ED 70-CIEMAT) y SP6 (CEDER). Esta metodología también se empleara en los otros C-DdI s cuando se disponga de los datos experimentales oportunos Todas las fases desarrolladas incorporan aspectos innovadores desde el punto de vista científico, como se describe en la sección 4.1. Estos aspectos han sido presentados y publicados en diferentes medios y foros científicos. Las referencias correspondientes se incluyen en las secciones correspondientes. Universidad de Almería (UAL) Con el objetivo de almacenar, supervisar y analizar los datos obtenidos en la red de sensores de cada uno de los C-DdI de que consta el proyecto ARFRISOL siguiendo el diseño del experimento llevado a cabo por el CIEMAT, condición indispensable para poder llevar a cabo cualquier tipo de actividad investigadora en ellos, en la UAL se desarrolló una herramienta de adquisición compatible con los sistemas hardware de National Instruments y con los servidores de datos compatibles con el estándar OPC (Open Transfer Protocol). Las necesidades a cubrir por la herramienta de adquisición, supervisión y postprocesado de datos fueron definidas por el conjunto de grupos investigadores implicados en el proyecto ARFRISOL (de la UAL, del CIEMAT y de UniOv) plasmándose en una guía de desarrollo de funcionalidades. El sistema de monitorización o supervisión de datos se diseñó para proveer a los usuarios, de la herramienta anterior, de una representación visual que permitiese discernir el estado actual del C-DdI de forma rápida y concisa. Para ello se crearon un conjunto de sistemas SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), que se encargasen de mostrar en pantalla el conjunto de datos recopilados por los distintos sensores emplazados en los C- DdI s del proyecto ARFRISOL. Para aumentar la amigabilidad de dicha representación se PÁG 112 de 200

115 aplicó una estrategia consistente en relacionar la naturaleza de las medidas representadas con ciertos colores que les resultasen afines (temperatura rojo, humedad azul, radiación amarillo.), así como incluir ciertos elementos familiares para el personal investigador, como puede ser un velocímetro para representar la velocidad del viento, etc. Además, para facilitar la rápida identificación de magnitudes extremas por exceso o por defecto, se incluyó un sistema de modificación del color, de forma que los colores suaves se corresponden con valores pequeños, y los colores brillantes se corresponden con valores grandes. El grupo TEP 197 se encargó de implementar dichos SCADA s, uno por centro. Nótese que, al ser cada centro diferente, cada SCADA ha tenido que ser realizado de forma totalmente independiente. Los sistemas SCADA desarrollados, se conectan automáticamente al sistema de adquisición de datos, y representan la información procedente del mismo, de forma que los cambios realizados sobre cualquier variable del sistema de adquisición de datos con representación visual en el SCADA es directamente actualizada. Debido a las necesidades de discernir la incidencia del factor humano en el consumo energético en el C-DdI, y su incidencia en aspectos tales como el confort, surgió la necesidad de conocer el número de personas ocupando una cierta estancia. Para ello se diseño, desarrollo e implementó un sistema de conteo de personas basado en la el orden de excitación de parejas de sensores ópticos de tipo barrera. Para comprobar la eficiencia de las medidas pasivas del C-DdI-del CIESOL se desarrollaron diversos estudios del confort de los usuarios de dicho C-DdI por medio de diagrama psicométricos y utilizando el índice de confort PMV (Predicted Mean Vote), cuyo uso es aconsejado por los estándares. Dichos estudios demostraron una carencia de confort dentro del C-DdI, sobre todo en los meses de verano, que las medidas pasivas, por sí solas no podían solucionar. Lo que hacía conveniente el uso o desarrollo de medidas activas (como controladores automáticos) para alcanzar ese confort térmico de los usuarios del C-DdI. Como se ha mencionado anteriormente, uno de los índices más utilizados para la evaluación del confort térmico es el índice PMV. Sin embargo, el procedimiento clásico para el cálculo de este índice es muy caro en términos computacionales, y las medidas necesarias para poder estimarlo requieren una red de sensores muy amplia. Por tanto se desarrolló una línea de trabajo que consistía en obtener dos modelos aproximados del índice PMV, uno basado en redes neuronales, y el otro en expansiones polinomiales, para utilizarlos en el marco del control predictivo basado en modelo. En este contexto, las principales ventajas son: el coste computacional para el cálculo del índice PMV se reduce permitiendo el desarrollo de técnicas de control en tiempo real y al mismo tiempo, el tamaño de la red de sensores se disminuye. Estas ventajas suponen beneficios económicos y promueven el desarrollo de controladores del confort en grandes edificios. Por último, destacar también la identificación de los parámetros característicos de un modelo dinámico de temperatura desarrollado para una oficina típica del C-DdI-CIESOL. Para realizar la identificación de dichos parámetros se ha utilizado la herramienta CTSM (Continuous Time Stochastic Modelling) desarrollada por la Universidad Técnica de Dinamarca. Más concretamente, esta herramienta realiza un modelado semi-físico del sistema dinámico en función de ecuaciones diferenciales estocásticas. Una vez que se proporciona la estructura del modelo al programa, éste estima los parámetros desconocidos a partir de los conjuntos de datos de identificación mediante distintos métodos, como por ejemplo: Maximum likelihood (ML) y Maximum a posteriori (MAP). Además, una vez estimados esos parámetros, la herramienta proporciona varios métodos estadísticos que permiten evaluar la calidad del modelo. PÁG 113 de 200

116 Universidad de Oviedo (UNIOVI) En la fase de diseño de experimentos, el equipo de la Universidad de Oviedo (UNIOVI) ha participado en reuniones de coordinación donde se han establecido protocolos de adquisición de datos. En la fase de instalación, puesta en funcionamiento y comprobación de sistema de adquisición de datos y sensores de monitorización, el equipo de la UNIOVI ha realizado tareas de comprobación del funcionamiento, reparaciones y ajustes in situ de los sensores instalados en el C-DdI de San Pedro de Anes (SPA). El equipo de la UNIOVI ha desarrollado hojas de cálculo adaptadas al tratamiento de los datos de monitorización y ha realizado los trabajos de procesado de datos de monitorización en San Pedro de Anes y CEDER (inspección visual, tratamiento informático para cálculo de promedios y construcción de gráficos, emitiendo informes quincenales sobre el comportamiento de los C-DdI s). El equipo de la UNIOVI ha desarrollado un procedimiento basado en análisis de Fourier de magnitudes con periodicidad, marcada generalmente por los ciclos solares, con objeto de detectar funcionamientos anómalos de sensores y facilitar el tratamiento de datos de monitorización. Como se ha citado anteriormente, en el Subproyecto 1, el equipo de la UNIOVI elaboró un año típico meteorológico (TMY) sintético mediante el software METEONORM, que ha servido de base para las simulaciones. La ausencia de publicaciones sobre el recurso solar disponible en Asturias motivó que el equipo de la UNIOVI se fijara como objetivo elaborar un Mapa Solar de Asturias (MSA). Se desarrolló un modelo de correlación entre el índice de claridad y las temperaturas del aire, considerando la influencia de la elevación y la distancia al mar. En una primera fase, dicho modelo fue validado en todas las estaciones meteorológicas de Asturias con registros de irradiación solar, así como en Cáceres, Ciudad Real, Badajoz y Toledo. Posteriormente fue validado en Santander y Lugo, con fines de justificar la construcción del MSA. La principal ventaja del método consiste en aprovechar la amplia red de estaciones termométricas existente en la mayoría de las regiones, con equipos relativamente económicos. Tras redibujar el mapa de irradiación solar global anual del MSA con el mismo intervalo entre zonas climáticas usado en el Código Técnico de la Edificación (CTE), es decir, 0.4 kwh/(m 2 día), se deducen cinco zonas climáticas y se observa que más del 60% de la superficie de Asturias presenta valores de irradiación solar inferiores a 3.4 kwh/(m 2 día). El modelo se verificó durante varias decenas de meses empleando equipos portátiles y los fijos existentes en San Pedro de Anes. Por otro lado, se han estudiado los efectos de las sombras causadas por la orografía del terreno combinando datos experimentales, sistemas de información geográfica y modelos de radiación solar. El procedimiento se aplicó a modo de ejemplo a un área que abarca total o parcialmente la superficie de unos catorce concejos de la comarca central de Asturias, e incluye cuatro estaciones radiométricas y nueve estaciones termométricas utilizadas para elaborar el MSA, así como la estación del PSE-ARFRISOL ubicada en San Pedro de Anes. Los mapas mensuales y anual construidos con un mallado de 25x25 m muestran que la práctica totalidad de la comarca considerada se encuentra por debajo del umbral de la Zona I del CTE tras considerar las pérdidas de insolación anual por sombras orográficas. Con respecto al análisis de confort y evaluación energética, se analizaron variables meteorológicas, temperaturas y humedades registradas en los diferentes espacios de los C- DdI s de la Fundación Barredo, SP5 y CEDER, SP6, y a partir de los datos experimentales se estudiaron las condiciones de confort térmico de cada C-DdI, utilizando como referencia la norma ISO PÁG 114 de 200

117 La monitorización se ha llevado a cabo mediante la instalación de sistemas de adquisición de datos y de diferentes sensores interiores y exteriores, siguiendo el diseño del experimento llevado a cabo por el CIEMAT. Se dispone de datos experimentales registrados cada minuto. Algunos de los estudios preliminares de confort térmico en diferentes estancias del C- DdI del SP5 (BARREDO) fueron publicados a comienzos de En el informe realizado a mediados de 2012 se efectuó el análisis de confort en el SP5 (BARREDO) para el periodo comprendido entre diciembre de 2010 y febrero 2012, diferenciando cuatro periodos correspondientes a primavera 2011, verano 2011, otoño 2011 e invierno Para el análisis de los periodos de invierno se utilizaron los datos experimentales de diciembre, enero y febrero. En el periodo de primavera se utilizaron los de marzo, abril y mayo. En verano se utilizaron los datos de junio, julio y agosto. Finalmente para el otoño se utilizaron los de septiembre, octubre y noviembre. En el SP6 (CEDER), el análisis de confort se ha realizado en el periodo comprendido entre diciembre de 2010 y febrero Se diferencian cuatro periodos correspondientes a invierno , primavera 2011, verano 2011 y otoño Cada uno de estos periodos está formado por los mismos meses que en el caso anterior. Del estudio de confort según el método de Fanger se deduce que el C-DdI de San Pedro de Anes se comporta satisfactoriamente, estando la mayor parte del tiempo en valores de PMV = 0 y PPD por debajo del 5 %. No se ha observado una tendencia definida en la influencia de la radiación solar en la selección del día tipo. En los periodos de primavera y verano se ha observado que la temperatura de los despachos estudiados está por debajo de las temperaturas de confort en bastantes ocasiones. Este hecho no implica que se trate de instantes en los que no se tenga confort térmico, ya que en esos periodos de primavera y verano es poco probable que los ocupantes de las estancias estuvieran pasando frío. Más bien parece razonable pensar que sea necesario adaptar la definición de las bandas de confort a las características de la climatología local. Algo parecido ocurre en los meses de otoño e invierno, en los que se observa que son frecuentes situaciones en las que la temperatura de los despachos está por encima de la temperatura de confort. Posiblemente haya que analizar la conveniencia de establecer un límite superior de la temperatura de confort en 21ºC. Sin embargo aumentar la temperatura de confort en invierno está en oposición al ahorro energético, existiendo un compromiso entre confort y ahorro energético. En los tres despachos observados se tienen las mismas tendencias tanto en las temperaturas como en el análisis de confort. Después de realizar el estudio de confort según el método de Fanger, se observa que el C-DdI del CEDER se encuentra dentro de la zona de confort en un porcentaje muy alto de tiempo, llegando al 82% en la época de invierno, y situándose en torno al 100% del tiempo entre los niveles de PMV=-1 y PMV=1 para todos los periodos del año considerados. Se puede decir que el C-DdI del SP6 (CEDER) funciona satisfactoriamente en cuanto a confort se refiere. Si se compara con el C-DdI del SP5 (BARREDO), se observa que en CEDER los datos están generalmente dentro de la banda de confort, estando más centrados que los datos registrados en el SP5 (BARREDO). También se observa que los datos que no están dentro de las bandas de confort suelen estar por encima de las mismas. PÁG 115 de 200

118 Asimismo, en los trabajos de apoyo al CIEMAT, el equipo investigador de la UNIOVI ha sido encargado de comparar las medidas experimentales de evaluación energética y análisis de confort en San Pedro de Anes con las predicciones de la simulación dinámica realizada con TRNSYS en la fase de estudios previos. Un trabajo análogo no se ha realizado en el CEDER por no ser el equipo de la UNIOVI responsable de la simulación con TRNSYS de dicho C-DdI. Tras procesar los datos correspondientes a las variables monitorizadas en las distintas estancias del C-DdI de San Pedro de Anes, se ha fijado como objetivo simular el comportamiento térmico de un local representativo del C-DdI y comparar las predicciones de la simulación con las medidas obtenidas con los sensores instalados en local. El modelo dinámico se ha desarrollado con la versión 17 del programa de simulación TRNSYS. Como local representativo se ha seleccionado el despacho 3, debido a sus características funcionales pero también por ser la estancia monitorizada con mayor detalle, lo cual permite obtener resultados más significativos. Se consideraron dos casos de estudio, uno en el cual se introdujeron los datos meteorológicos de radiación, temperaturas y humedades registrados por los sensores del C- DdI a través del type 16a (caso llamado Experimental ) y otro en el que se introdujeron los datos meteorológicos generados por Meteonorm a través del type 109 (caso llamado Meteonorm ). Como resumen, se considera que los resultados experimentales son bastante coherentes con las predicciones de las simulaciones realizadas con TRNSYS, incluso las realizadas utilizando el año típico generado con Meteonorm. Por otro lado, el equipo de la UNIOVI ha desarrollado una herramienta en lenguaje de programación Matlab para efectuar el tratamiento de los datos experimentales disponibles y realizar los cálculos energéticos necesarios para facilitar el análisis de los sistemas de calor y frío solar existentes en el C-DdI de San Pedro de Anes u otras instalaciones, mediante el procedimiento establecido por la Agencia Internacional de la Energía, integrado en el término TASK38: Aire acondicionado y refrigeración solar. Dicha herramienta fue aplicada al C-DdI de San Pedro de Anes, que cuenta con sistemas de energía solar térmica empleados para calefacción, suministro de agua caliente doméstica y refrigeración mediante máquinas de absorción, con sistema auxiliar de apoyo consistente en calderas de biomasa, así como módulos fotovoltaicos integrados. DRAGADOS-SEIS El trabajo principal desarrollado por DRAGADOS en este SP ha sido el de colaborar en la propuesta de la instalación de los sensores del C-DdI con el objetivo de asegurar una obtención de todos los parámetros necesarios para poder evaluar de forma sólida el consumo energético de cada uno de los subsistemas que conforman las instalaciones del C-DdI del CEDER. Dicha colaboración se tradujo principalmente en un estudio pormenorizado de la propuesta de los sensores allí implementado. La primera parte de dicho estudio consistió en la identificación de todas las señales (sondas) instaladas. Una vez analizadas las posibilidades de obtención de datos a partir de dichas señales, se elaboró una propuesta de ampliación del sistema, que plateaba la introducción de algunos puntos de medida adicionales en las instalaciones del C-DdI, tanto convencionales como no convencionales. FCC Respecto a este subproyecto, FCC participo en el caso particular del SP5 (BARREDO) en las propuestas de ubicación de los sensores del sistema de monitorización en general y muy en particular en el caso del sistema geotérmico. Ejecuto además el sistema PÁG 116 de 200

119 completo definido con la colaboración de todos los socios involucrados en este subproyecto y bajo la dirección del CIEMAT SUBPROYECTO 8: I+D de sistemas Profundizar en toda la I+D desarrollada en las diferentes tecnologías consideradas en los subproyectos anteriores, tanto desde un perspectiva de investigación básica, aplicada y de innovación como de estudios precomerciales de los prototipos experimentales existentes. Esto se conseguirá con la ejecución de 4 fases explicadas en la memoria específica. Debe señalarse que el proceso investigador tiene una imagen parecida a la recogida en la figura adjunta. En ella desde las aplicaciones básicas que se han ido implementando y centrando en el objeto del proyecto ARFRISOL que quiere simbolizarse en el tronco común, por dinámica del proceso se producen nuevos campos de innovación que requieren un esfuerzo adicional fuera del alcance del presente PSE, en especial en: Nuevas consideraciones del edificio de consumo cero; La integración en un desarrollo de distrito con gestión (smart) unificada de la energía; El nuevo campo de las máquinas de absorción duales o transformadores mixtos; Ciclos activados con baja entalpía que permitan la captura eficaz cuando el margen es estrecho; El campo en relaciona los materiales de construcción buscando aquellos que energéticamente sean más eficientes, de menos huella y que mantengan la calidad del aire en unos parámetros saludables; El desarrollo de este SP, ha tratado de profundizar, mas allá que el meramente descriptivo de los C-DdI y a partir del análisis acometer nuevos retos, en diseño y prototipos, que puedan dar respuesta a los nuevos requerimientos. Surgido en el proyecto o en el campo de la arquitectura bioclimática, como son: las técnicas de aprovechamiento de energía solar pasiva desde el diseño, profundizando en los aspectos de refrigeración solar, tan necesario y fundamental en nuestra climatología; además de estudiar y mejorar los diferentes prototipos de sistemas solares activos que tienen desarrollados los participantes en este subproyecto para obtener equipos precompetitivos, preindustriales que al final del proyecto puedan ser puestos en el mercado pues se conocerán las respuestas. Continuar entendiendo y resolviendo nuevos retos en el estudio del fenómeno denominado frío solar profundizando en las bombas de absorción acopladas a los sistemas solares térmicos, pretendiendo que al final del proyecto se puedan poner en el mercado nuevos componentes, máquinas y sistemas, cuyo comportamiento será conocido en profundidad. Concretando los ámbitos de las actuaciones a realizar, se refería a una serie de retos identificados en el diseño de los C-DdI y que son inherentes a algunas tecnologías, como son: la gestión energética de sistemas complejos en la que existen fuentes de energía muy diferentes y en la que juegan inercias muy importantes que son necesario gestionar adecuadamente para obtener confort en las instalaciones; la respuesta energética de sistemas insuficientemente estudiados como son las denominadas chimeneas solares o muros Trombe activos, pero además escasamente integrados en las construcciones actuales y que requieren de avances para su implantación, como son la industrialización, el diseño integrado; PÁG 117 de 200

120 la implantación de sistemas de combustión de biomasa automatizados e integrados en los sistemas de generación de calor de las instalaciones o su integración en sistemas de absorción para frío solar; la necesidad de caracterizar la biomasa a utilizar en los sistema de combustión que permitan garantizar en el mercado las capacidades energéticas de las mismas, la emisión de partículas, entre otras; la superación de limitaciones al funcionamiento de las máquinas de absorción muy limitadas por especificaciones muy estrictas en las condiciones de trabajo o para asegurar un funcionamiento continuo de las mismas sin producir estrangulamientos internos que requieren esfuerzo de mantenimiento extraordinarios; Software de control predictivos Ciclos de absorción avanzados Smart grid en edificios y distrito Alianzas Tecnológicas: construcción-instalaciones Nuevos materiales de construcción Máquinas de absorción duales ARFRISOL EL PROCESO DE INVESTIGACIÓN Sistemas inteligentes Regulación y control Máquinas de absorción Sistemas pasivos: diseño, O&M materiales Autoconsumo Subsistemas con biomasa Almacenamiento energético Recuperación calores residuales Fig El proceso de investigación Captación solar térmica Captación solar FV Subsistema geotérmico la adecuada monitorización de los sistemas y el tratamiento de los datos que en volumen extraordinario requieren gestión e interpretación de los mismos en un contexto energético práctico que conduzca a establecer adecuadas normas de funcionamiento y del cálculo de eficiencias medias y estacionales, frente a los caudales instantáneos de difícil interpretación; investigación de nuevos elementos constructivos activos como son las chimeneas integradas con paneles térmicas o fotovoltaicas en su interior mejorando substancialmente la respuesta de los sistemas y todo ello hacia el diseño de sistema industriales, modulares, estandarizados para su implantación en los edificios y especialmente pensados para la rehabilitación de los mismos; BIPV PÁG 118 de 200

121 el diseño e implantación de bancos de ensayos para evaluar componentes activos y pasivos en el campo del frío solar o de captadores especiales de difícil ensayo en las instalaciones de homologación de los centros de certificación; la caracterización de componentes, prototipos y subsistemas que se llevan a cabo en ensayos de laboratorio y que posteriormente deben traducirse en modelos de cálculo y simulación que permitan reducir los costes de análisis y que definan una herramienta de uso por otros grupos de investigación; Las tareas se han dividido en cuatro fases, referidas a innovaciones en los sistemas pasivos, los sistemas activos, el fenómeno del frío solar y actuaciones en calidad interior del aire. En concreto, estas fases han sido: Fase 8 a: Investigación sobre estrategias de refrigeración solar pasiva, con un alcance que cubra, al menos, los siguientes campos: Profundizar en la investigación relativa a aspectos de climatización solar pasiva; Basados en la climatología, se ha llevado a cabo un plan de investigación sobre determinados elementos de la técnica natural buscando validación de los mismos; Investigar y modelar los fenómenos de ventilación natural, chimeneas solares, tubos enterrados, vegetación, etc., Caracterizar nuevos materiales Fase 8 b: Estudio de diferentes sistemas solares activos: captadores térmicos, módulos fotovoltaicos, etc., empleados en los C-DdI y los nuevos que puedan diseñarse. En esta apartado se han acometido las siguientes tareas: Realizar nuevos diseños avanzados en captadores solares y módulos fotovoltaicos buscando mejora de la integración, de la eficiencia y de los costes; Analizar distintos sistemas de equipos de prototipos pre-comerciales desarrollado en PSE ARFRISOL o desarrollados en otros programas de I+D; Evaluar diseños avanzados en el mercado nacional e internacional no contemplado por una u otra causa en los diseños de ARFRISOL Fase 8 c: Profundizar en el fenómeno frío solar por medio de la investigación y mejora de los sistemas de absorción. Acometiendo los temas siguientes: Investigar mejoras en los sistemas de absorción actuales Desarrollar componentes o subsistemas para el nuevo mercado, con propuestas precomerciales Analizar energética y económicamente los prototipos que tienen desarrollados algunos participantes en el PSE.ARFRISOL procedente de otros proyecto de I+D. Fase 8 d: Desarrollo y caracterización de los sistemas de tratamiento del aire interior. Las tareas a realizar relacionadas con esta fase son: Realizar avances en el campo fotocatalítico Establecer la dinámica de reacción para compuestos VOC Acondicionar los equipos y sistema de medida microbiológicos; PÁG 119 de 200

122 El responsable del subproyecto ha sido el Director General de Innovación de Soliker (Grupo Unipolar), Dr. Juan Avellaner Lacal, a partir de 2008 y con anterioridad D. Juan Carlos Lavandeira. Los socios participantes en este subproyecto, han sido los siguientes, resumiéndose su participación como se describe a continuación: SOLIKER (Antes GRUPO UNISOLAR) Soliker ha desarrollado el proyecto SP8 (I+D SISTEMAS) bajo dos cometidos: por un lado como participante en el desarrollo de trabajos y por otro como coordinador del subproyecto. En concreto los cometidos realizados han sido: Diseñar los prototipos y ensayar los mismos bien en las instalaciones de Soliker, bien en los centros de ensayos del resto de participantes; Documentar las características generales y especificas de los desarrollos;. Revisar la documentación de los C-DdI identificando mejoras Identificar desarrollos en frío solar, arquitectura solar pasiva y activa, especialmente en los nuevos campos de integración arquitectónica: BIPV, climatización sostenible, autoconsumo y smart grid. Apoyo técnico y administrativo en la preparación de informes de este SP. Los trabajos concretos de Soliker se refieren a: refrigeración de las centrales de climatización con geotermia, su análisis e implicaciones respecto al control; diseño y funcionamiento energético de las fachadas prototipos puestas en seguimiento; la respuesta de la instalación compleja de ensayo de frío solar en Béjar con la máquina prototipo de CW nueva basada en dos almacenamientos simultáneos; la investigación en polímeros para su uso generalizado en energía solar, de los cuales se describen a continuación los más importantes; el seguimiento de los avances del banco UNIOVI; los avances en sistemas de gestión con nuevos algoritmos en la UAL. Los trabajos desarrolladas por Soliker, resumidos a continuación son: a) Investigación en aplicación generalizada de materiales poliméricos en sistemas de energía solar La investigación llevada a cabo con material polimérico primero en disipadores radiativos y luego intentando llevar a cabo diseños avanzados de captadores todo plástico, han tenido algunos logros y otros han resultado de éxito improbable en el mercado Fig Colector de salida del haz de tubos radioconvectivos PÁG 120 de 200

123 b) Refrigeración de las máquinas de absorción con disipador geotérmico. La investigación de trabajar coordinadamente con diversos sistemas de disipación y la utilización reversible de alguno de ellos ha sido una investigación llevada a cabo para aplicarse de forma generalizada en los C-DdI. c) Seguimiento fachadas fotovoltaicas respuestas térmicas y eléctricas En este campo de la integración de sistemas fotovoltaicos en la piel de los edificios se ha avanzado en los años del desarrollo del proyecto de forma clara y decidida. La integración de paneles semitransparentes y su uso en galerías, lucernarios y en todos los elementos de amortiguación solar, en invernaderos y otros tipo de aplicaciones (huecos-macizos) abre muchas posibilidades que inicialmente no existían. De igual forma una cierta revolución estética aparece en esta nueva arquitectura energética. El desarrollo de esta nueva disciplina que ha evolucionado desde una serie de aplicaciones que se hicieron al comienzo del programa ARFRISOL (aleros activos en E-70; cubrición de petos arquitectónicos en PSA, sombreamiento general como en la entrada de CEDER hasta los ensayos de prototipos de integración con nuevos equipos previstos para la integración hacia una arquitectura más racionalista. Fig Esquema de principio de frío solar y disipador con varias alternativas: seco, húmedo, radiativo y geotérmico d) Seguimiento de la instalación prototipo de frío solar instalada en Béjar La fábrica de Soliker en Béjar dispone de varias instalaciones que permiten obtener datos muy contrastados sobre operaciones de sistemas complejos de frío solar, de forma que se han podido ensayar diversos prototipos y en modos de operación muy diferentes de máquinas de absorción. PÁG 121 de 200

124 Fig Banco de pruebas de maquinas y sistemas de absorción (Béjar) e) Diseño y experimentación de dispositivos integrados en fachadas El diseño y experimentación de dispositivos captadores simples o mixtos integrados en las fachadas ha sido uno de los esfuerzos de investigación más interesantes desarrollados por Soliker. Se trata de diseñar supositivos que puedan integrarse en las fachadas bien por superposición, adosadas en ellas bien por construcción in situ, integradas en la fábrica. La variedad de soluciones es muy amplia pero en Soliker se ha buscado la modulación y estandarización para que puedan construirse en línea de fabricación con todas las garantías de pruebas y ensayos y seguimiento estricto de especificaciones que aporte garantía a través de método, de la certificación del proceso. De aquí se han alcanzado unos primero diseños preindustriales muy interesantes. CIEMAT Los principales trabajos realizados por el CIEMAT en este subproyecto se han llevado a cabo en el Laboratorio de Ensayos Energéticos para Componentes de la Edificación (LECE), en los C-DdI s construidos en el PSE-ARFRISOL y en el Laboratorio de Fluidos. El trabajo llevado a cabo también ha requerido el desarrollo, la mejora y la puesta a punto de instalaciones experimentales de gran valor para futuros trabajos de investigación experimental en el campo de la Eficiencia energética en la edificación. A continuación se resumen los trabajos realizados. Dispositivo experimental para ensayo de paneles radioconvectivos en el LECE, y ensayo de prototipos desarrollados en el PSE-ARFRISOL e instalados en los C- DdI s Fig Modelos de paneles radioconvectivos ensayados Ensayos de fachadas ventiladas en el LECE. En primer lugar se ha ensayado un muro homogéneo y opaco como configuración de referencia y posteriormente se ha llevado a cabo el ensayo del mismo muro tras añadirle una hoja cerámica en configuración de fachada ventilada y se ha cuantificado la diferencia entre ambas PÁG 122 de 200

125 configuraciones. Estos ensayos han permitido extraer conclusiones relevantes en cuanto a la metodología de análisis de datos que han sido publicados. Dispositivo experimental para el estudio del intercambio de calor con el terreno en os C-DdI s, que ha demostrado la importancia de este efecto y la necesidad de cuantificarlo adecuadamente. Dispositivo experimental para el estudio y evaluación experimental del intercambio de calor con el terreno en el LECE bajo condiciones controladas, para profundizar en el estudio y evaluación de este efecto. Dispositivo experimental para ensayo de techos en el LECE. Se ha diseñado y construido un recinto de ensayo optimizado para este tipo de componentes en clima cálido. Chimeneas solares en el LECE. Se ha optimizado el dispositivo experimental disponible y se han ensayado diferentes configuraciones para evaluar la importancia relativa de cada uno de los efectos que determinan su comportamiento energético. Investigación sobre fachadas ventiladas de junta abierta en el Laboratorio Experimental de Fluidos (LEF-UiE3), se han realizado medidas experimentales en un modelo de laboratorio, con una geometría concreta basada en dimensiones reales. Se han realizado medidas de velocidad en el plano medio, con un sistema de análisis velocimétrico por láser (PIV 2D), midiendo las temperaturas con sondas pt100 y con cámara termográfica. Se han realizado ensayos para diferentes condiciones de temperatura, variando el nivel de calentamiento de las plaquetas que componen la fachada. Se ha desarrollado un modelo numérico de fachada ventilada de junta abierta y se ha obtenido una validación experimental. Fig Izquierda: Distribución de los medidores de velocidad de viento en la cámara de aire, temperaturas superficiales de las losas porcelánicas y la densidad de flujo térmico. En la parte superior las 4 salidas de aire y medida de velocidad de aire correspondiente. Derecha: Fachada Ventilada con losas porcelánicas de color crema, e instrumentación instalada. PÁG 123 de 200

126 Fig Recinto para ensayo de techos. Izquierda Vista noroeste. Derecha Vista sureste. Investigación sobre fachadas ventiladas de junta abierta en condiciones reales de uso en el CDdI del SP2 (CIESOL) situado en la Universidad de Almeria. Se han considerado dos enfoques distintos y complementarios sobre el estudio del comportamiento de la fachada ventilada de juntas abiertas: numérico y experimental. A partir de ellos se ha profundizado en el objetivo de aportar una metodología de evaluación energética de fachadas ventiladas de juntas abiertas expuesta a la radiación solar en periodo de verano y de invierno. Este estudio, aporta una herramienta de evaluación de fachadas ventiladas de juntas abiertas que hasta ahora no existía. Fig Ensayo de fachada ventilada de junta abierta en Laboratorio Experimental de Fluidos (LEF-UiE3) PÁG 124 de 200

127 Fig Área de medida en la fachada del SP2 (CIESOL) y Comparación del modelo de CFC-3D, con imagen termográfica Además de lo anteriormente expuesto se han realizado trabajos de investigación sobre calidad del aire interior de los C-DdI s y aunque en la propuesta de trabajo que se presentó inicialmente, se contemplaba la realización de I+D sobre sistemas de purificación para mejorar, una vez cuantificado los contaminantes, la calidad ambiental del aire interior, debido a que una vez realizados los análisis de la calidad de aire en el interior de los C-DdI s, los niveles de contaminación encontrados han sido bajos y como consecuencia, los sistemas de purificación que se habían planteado a lo largo del Proyecto, no eran eficaces ni necesario realizar. El sistema propuesto inicialmente se basa en el uso de pinturas con recubrimiento de dióxido de titanio y que en función de los niveles de CO 2 activar una luz ultravioleta para que a través de procesos de oxidación fotoquímica se redujese la concentración de este contaminante. Debido a que este es un Proyecto que aborda varios campos de la investigación y nos encontramos en grupos de trabajo multidisciplinares, otro de los avances de la informática en el campo de redes, afectan de forma muy positiva. Sistemas ya ensayados de monitorización de temperaturas, humedad, consumos y concentración de CO 2 entre otros; pueden abrir la posibilidad de crear centrales de medición de ciertos tipos de contaminantes ya ensayados para medidas puntuales y volcado de datos, manejo de equipos y solución de problemas a distancia. Dado que la mayoría de los análisis en estos momentos deben de duplicarse en el laboratorio, se toma esta idea de mejora, para un futuro no muy lejano y esperando que unifique muchos de los resultados de la investigación del Proyecto. Universidad de Almería (UAL) La Universidad de Almería (UAL) por medio del grupo TEP-197 has desarrollado diversos controladores automáticos para complementar las medidas activas del C-DdI CIESOL y poder alcanzar un óptimo confort térmico. A partir de los diferentes análisis de confort que se han realizado en el interior del C-DdI CIESOL, se llegó a la conclusión de que era necesario la utilización de un sistema de control que permita mantener el confort de los usuarios y, al mismo tiempo, minimizar el consumo de energía. Se realizaron una comparación entre varios enfoques de control predictivo que permitieron obtener un nivel de confort alto, optimizando el uso del sistema de climatización a través de distintas funciones de PÁG 125 de 200

128 coste. Además, también se obtuvieron resultados reales en el interior del C-DdI CIESOL para cada una de las estrategias de control testeadas. Más concretamente, las estrategias de control propuestas están enfocadas desde dos puntos de vista diferentes: En el primer enfoque se utiliza una estrategia de control predictivo jerárquico (estrategia A y B) con distintas funciones de coste. En este caso, la capa superior se dedica a optimizar las referencias de temperatura necesarias para mantener el confort térmico. Por otro lado, la capa inferior se encarga de seguir esas referencias actuando directamente sobre el sistema de fancoils mediante controladores PID. En el segundo enfoque, el problema de control mencionado anteriormente se aborda directamente a través de estrategias de control predictivo clásico (estrategia C y D) con distintas funciones de coste, es decir, ahora el algoritmo de control predictivo optimiza el confort térmico de los usuarios generando entradas de proceso, la velocidad de los fancoils. Además con vista a conseguir la energía requerida para mantener el confort térmico de los usuarios se han desarrollado un sistema de control por conmutación para la instalación de frío solar que se encuentra en el tejado del C-DdI CIESOL. Ya que los campos de captadores solares son sistemas que suelen presentar una importante no linealidad en su comportamiento. Cuando dichos sistemas son abordados aplicando estrategias clásicas de control lineal, se produce un error significativo con respecto al comportamiento deseado debido a dicha no linealidad, que implica que una misma acción de control puede provocar efectos diferentes dependiendo del estado actual del sistema. La alternativa lineal aplicada más habitualmente para tratar este fenómeno es la planificación de ganancias (Gain scheduling), que se basa en el diseño de múltiples controladores lineales para distintos puntos de operación, y la selección en cada momento del más cercano al punto de operación actual. Desafortunadamente, la sustitución de un controlador por otro diferente causa transitorios en la señal de control, debido a que el estado inicial del nuevo controlador no es adecuado para la situación actual del sistema. En función de la situación en que se realiza el cambio, y la estructura y caracterización del nuevo controlador, se puede llegar a desestabilizar el sistema. Como solución al problema anterior, se definió una estrategia de conmutación entre controladores basada en la manipulación del estado de los controladores en su representación en espacio de estados. De esta forma se consigue que ante un cambio de controlador, la señal de control aplicada por el nuevo controlador en el mismo instante del cambio sea coherente con la señal de control aplicada en el instante anterior. Dicha estrategia de conmutación fue aplicada con éxito para implementar un sistema de control para el sistema de captadores solares del C-DdI CIESOL, con un esquema multi-controlador tanto en el control por realimentación, para eliminar el error en estacionario, como en el control por adelanto, para rechazar las perturbaciones producidas por las variaciones de la radiación y la temperatura de entrada, obteniendo prometedores resultados. Para controlar toda la instalación de frío solar se decidió por el desarrollo e implementación de un controlador híbrido. Primero, se definió un modelo de balance de energía adaptado a las necesidades de los problemas de control automático del subsistema de generación de calor del C-DdI CIESOL. El modelo obtenido debía cubrir diferentes necesidades. En primer lugar, que sirviese como herramienta para diseñar y probar los algoritmos de control en simulación antes de ser implementados en el sistema real. Siguiendo esa misma filosofía, se deseaba que el modelo permitiese ser utilizado para realizar análisis de optimización del proceso. Por último, se deseaba utilizar el mismo modelo para realizar predicciones del comportamiento dinámico de la planta por parte de controladores avanzados online, siendo necesario que este fuese lo suficientemente ligero como para cumplir con la PÁG 126 de 200

129 constante de tiempo de los mismos. Además, era necesario tener en cuenta que existía cierta limitación en cuanto a la información disponible del funcionamiento interno de ciertos componentes, como es el caso de la caldera de gas modulante incluida en el sistema. La caracterización del modelo se realizó en tres fases, fijando en primer lugar aquellos parámetros de los que se disponía de información técnica, despejando aquellos valores que podían ser obtenidos mediante la aplicación de reglas geométricas o a través de ciertas tablas de referencia, en segundo lugar, y finalmente el resto de parámetros fueron obtenidos mediante la aplicación de métodos de mínimos cuadrados. Utilizando el modelo anteriormente descrito es posible realizar predicciones del comportamiento del sistema con independencia del punto de operación en que se encontrase el sistema, aspecto que influye notablemente en los modelos lineales cuando el rango de trabajo es amplio. La salida del sistema a lo largo de un horizonte de predicción depende de de las acciones, perturbaciones y salidas pasadas del sistema (respuesta libre), y de las acciones, perturbaciones y salidas futuras (respuesta forzada). Usando el modelo no lineal se ha podido diseñar una estrategia de control predictivo híbrido, basada en la linealización de la respuesta forzada en función del punto de operación actual, mientras que la respuesta libre es obtenida directamente del modelo no lineal. El optimizador del controlador MPC (Model Predictive Control) utiliza el modelo lineal de la respuesta libre, teniendo en cuenta la evolución libre del sistema, para calcular la mejor secuencia de acciones futuras a aplicar en el instante actual. La ventaja de linealizar la respuesta libre del sistema con respecto a utilizar un modelo no lineal es el tiempo necesario para obtener una solución, que en el caso del modelo no lineal, especialmente de naturaleza híbrida, suele ser un impedimento para realizar un control en lazo cerrado del sistema. Universidad de Oviedo (UNIOVI) El equipo investigador de la UNIOVI ha realizado diversos estudios numéricos mediante fluidodinámica computacional. Se ha realizado un estudio numérico del movimiento del aire en el interior de la galería del C-DdI de la Fundación Barredo situado en Asturias, en condiciones de invierno, ya que el principal objetivo de la galería es aprovechar la radiación solar, reduciendo así, el consumo de energía utilizada en la calefacción de los edificios. En este análisis se tiene en cuenta la irradiación solar que llega a la superficie acristalada y el paso de dicha radiación hacia los locales climatizados adyacentes directamente a través de las superficies acristaladas, o de forma indirecta mediante el calentamiento de las superficies opacas. Se ha utilizado un paquete de software de propósito general, Fluent, que es válido para modelizar flujos tridimensionales, no estacionarios. Se han obtenido resultados que permiten describir el comportamiento energético de la corriente de aire creada en el interior de la galería para utilizarla en la climatización del local adyacente y cuantificar la energía recogida en esta solución constructiva bioclimática. También se ha realizado un análisis numérico del comportamiento térmico y fluidodinámico durante todo el año de la fachada ventilada de junta abierta, existente en el C- DdI situado en Madrid. El principal objetivo de este tipo de cerramiento es generar una corriente de aire convectiva, gracias a la radiación solar que incide sobre el cerramiento, que ayuda a disipar parte de la energía térmica acumulada en el interior del C-DdI, reduciendo así el consumo de energía utilizada para la climatización en condiciones de verano. Los resultados obtenidos permiten describir el comportamiento energético de la corriente de aire creada en el interior de la cámara y calcular la transferencia de calor en el cerramiento durante todo el año. Se ha realizado un análisis comparativo de los resultados obtenidos en una fachada ventilada de junta horizontal y en un cerramiento convencional con cámara de PÁG 127 de 200

130 aire estanca, con el fin de obtener el ahorro que supone utilizar la fachada ventilada de junta abierta desde el punto de vista energético. Asimismo, se ha realizado el estudio numérico del comportamiento térmico y fluidodinámico de una chimenea solar. El principal objetivo de esta solución constructiva es ayudar a la ventilación y, de esta forma, reducir la cantidad de energía utilizada en la climatización del C-DdI. Se ha comprobado que con el modelo desarrollado se pueden obtener los valores de las variables fluidodinámicas (velocidad del aire, presión y temperatura) en el interior de una chimenea solar, y determinar correctamente el caudal extraído por la misma. Así mismo, se ha realizado un análisis exergético, tanto global como detallado, para evaluar la eficiencia real de esta solución constructiva. También se ha realizado un análisis numérico del comportamiento térmico y fluidodinámico durante todo el año del invernadero adosado, existente en el C-DdI de Asturias, cuyo principal objetivo es aprovechar la radiación solar, reduciendo así, el consumo de energía utilizada en la calefacción de los edificios. En este análisis se tiene en cuenta la variación con el tiempo de la posición del sol, de la radiación solar y de la temperatura exterior mediante una función definida por el usuario (UDF). El análisis de los datos obtenidos permite describir el comportamiento energético de la corriente de aire creada en el interior del invernadero para utilizarla en la climatización del local adyacente, evaluar el suelo de arena como elemento de inercia y cuantificar la energía recogida. Por otro lado, como apoyo a las tareas relacionadas con la refrigeración solar, se ha realizado el diseño, ejecución y puesta en marcha de un laboratorio de ensayos de frío solar en el Edificio Departamental Este del Campus de Viesques (Gijón) de la Universidad de Oviedo. La instalación experimental construida permite el ensayo de máquinas de refrigeración por absorción, en especial con su aplicación al frío solar, así como el análisis de la integración de dichos equipos con diferentes sistemas de disipación, captación térmica y aporte de frío. El sistema permite el estudio de máquinas con potencias de hasta 30 kw. Para el aporte de calor está integrado con un sistema de captación solar térmico con paneles tipo TIM y con una caldera eléctrica de potencia regulable. Para la disipación se dispone de una torre de enfriamiento, un aerotermo, una piscina, un sistema de tubos enterrados horizontal y otro vertical. La instalación dispone de sensores de temperatura a la entrada y a la salida de la mayoría de los elementos, así como de caudalímetros en todos los circuitos. El sistema de monitorización incluye un equipo de adquisición continua de datos con transmisión vía Ethernet. Se ha desarrollado un sistema que permite la monitorización y el control del banco de pruebas de frío solar, de forma automática, una vez introducidos los parámetros clave del ensayo. Para ello se han tenido que identificar dichos parámetros e implementar un programa que actúe sobre los controles dependiendo de aquellos, así como la toma de los datos requeridos para un posterior análisis del ensayo. Se han realizado ensayos con el campo de captadores solares y el sistema de disipación mediante una gran masa de agua ( piscina ) del banco de pruebas de frío solar de Gijón, para la evaluación de dichos sistemas. El estudio sobre el campo de captadores analizó el comportamiento de dicho campo variando las configuraciones y los caudales, observando las temperaturas y potencias obtenidas según el caso. Así mismo, con la gran masa de agua, se analizaron las temperaturas de equilibrio y las potencias disipadas características según diferentes potencias y condiciones ambientales dadas. Se ha estudiado un fenómeno observado durante la operación del banco de pruebas de frío solar de Gijón, que consistía en el blanqueamiento de los captadores solares según ciertas condiciones ambientales, y que presumiblemente podía afectar al rendimiento de la PÁG 128 de 200

131 instalación. Se concluyó que el adhesivo de la superficie TIM era higroscópico, y en condiciones de alta humedad ambiental y baja temperatura de trabajo de los captadores solares, absorbía vapor de agua modificando sus propiedades ópticas, dejando de ser transparente volviéndose translúcido y blanquecino. Se ha creado, para el banco de pruebas de frío solar de Gijón, un sistema de disipación de energía térmica al terreno a través de tubos enterrados que funcionan como intercambiadores de calor con el terreno, tanto horizontales como verticales, para el posterior análisis y comparación del funcionamiento de dichos sistemas, bien de forma independiente o bien integrados en una instalación de frío solar. Para esto, se diseñaron diversos circuitos para la interconexión de las configuraciones a estudiar con el banco de ensayos. Los trabajos incluyeron la ejecución de dos salas de máquinas para los equipos de bombeo, monitorización y control, así como la instalación de dichos equipos. Se ha efectuado un estudio numérico y experimental de la disipación de energía térmica procedente de una instalación de frío solar al ambiente a través de una gran masa de agua con superficie de evaporación. En un primer momento, se efectuó el análisis experimental, con la obtención de dos fases, un régimen transitorio hasta la obtención del equilibrio térmico, tras el que sigue un régimen permanente dadas unas condiciones ambientales constantes. Tras los ensayos experimentales, se identificaron los parámetros principales y se generó un modelo numérico mediante técnicas de dinámica de fluidos computacional que permitió comprobar la validez de los resultados experimentales. Se ha estudiado el comportamiento de diferentes configuraciones serie/paralelo del campo de captadores solares perteneciente al banco de pruebas de frío solar de Gijón, según las variables del entorno (temperatura exterior, radiación solar, etc.) y la aplicación para la que esté diseñada dicha captación solar, haciendo especial énfasis en el frío solar. Se ha realizado un estudio en condiciones controladas del equipo de refrigeración por absorción CLIMATEWELL 10 en el banco de pruebas de frío solar de Gijón. Dadas las especiales características de dicha máquina se analizaron independientemente los procesos de carga y descarga con los caudales de diseño, a diferentes niveles térmicos de aporte y generación de frío. Se ha desarrollado un modelo numérico de intercambiadores de calor horizontales acoplados al terreno. Con este modelo se han estudiado tanto geometrías bidimensionales con simetría axial como geometrías tridimensionales. Se ha estudiado la influencia de diversos parámetros como la separación entre los tubos, la longitud y el diámetro de los mismos, la conductividad del material y del terreno, etc. También se ha estudiado el comportamiento no estacionario de la transferencia de calor con el terreno con la utilización de cargas transitorias periódicas. Se ha realizado una descripción geológica y un análisis de las propiedades térmicas del terreno a diferentes profundidades de la zona donde están instalados los intercambiadores geotérmicos del banco de pruebas de frío solar de Gijón. Así se han podido determinar las diferentes variables que influyen en el comportamiento de los tubos enterrados, como la conductividad térmica, la composición del terreno o el nivel freático, necesarios para estudios posteriores de dichos dispositivos. Se han colocado caudalímetros de alta precisión en los circuitos de los tubos enterrados verticales y horizontales, así como sondas de temperatura a diferentes profundidades y distancias en el terreno donde se encuentran dichos intercambiadores, con la finalidad de obtener toda la información posible sobre el comportamiento del intercambio de calor con el terreno a través de diferentes configuraciones y facilitar la continuidad de esta línea de investigación en proyectos futuros. PÁG 129 de 200

132 En cuanto a las tareas de investigación sobre biomasa efectuadas por el equipo investigador de la UniOvi, se realizaron ensayos encaminados a la caracterización de distintos biocombustibles sólidos, configurando una extensa base de datos de materias primas biomásicas potenciales. Dentro de los análisis llevados a cabo se encuentran los de índole físico-química realizados para determinar la composición elemental (C, H, O, S, N), el análisis inmediato referente a los contenidos en humedad, cenizas, materia volátil y carbono fijo y los análisis de especiación referentes a los componentes estructurales celulosa, hemicelulosa y lignina. Las propiedades morfológicas y mecánicas fueron analizadas teniendo en cuenta la forma y tamaño (mediante técnica de difracción láser), la densidad volumétrica, la densidad de partícula y la friabilidad. Se determinaron también propiedades energéticas, como los poderes caloríficos (mediante bomba calorimétrica) y termolabilidad, como de estabilidad térmica y cinética de descomposición (por termogravimetría). Además se han analizado los residuos generados en el proceso de combustión. Las cenizas fueron estudiadas con la finalidad de determinar su toxicidad, composición y posible valorización. Se estudio su composición, morfología, textura y granulometría mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), energía dispersiva de rayos X (EDX), ICP-MS y fluorescencia de Rayos X. Para realizar el estudio de los gases de combustión se utilizó un prototipo de horno tubular que permite incinerar distintos tipos de biomasa en atmósfera controlada, con distintos flujo de comburente y utilizando un analizador de gases que detecta y mide las emisiones de CO, CO2, NOx, SO2, CxHy, H2 y O2. La financiación recibida ha permitido dotar ex novo de instrumental adecuado un laboratorio de investigación y servicio que la universidad ha dotado ex profeso, con cargo a sus propios presupuestos, de la infraestructura básica, configurando así una unidad de análisis autónoma gestionada y operada inicialmente por personal también vinculado al proyecto. Las técnicas altamente especializadas (EDX, FRX e ICP-MS) pertenecen a los servicios científico - técnicos de la Universidad, y se accede a ellas por subcontratación. Este laboratorio no sólo ha permitido llevar a cabo los trabajos vinculados a los compromisos del proyecto ya finalizado, sino que permite una cierta continuidad y experimentada autonomía de trabajo en el ámbito de la caracterización y normalización de combustibles basados en biomasa, al servicio tanto de las empresas colaboradoras como de cualquier otro objetivo futuro. Asumiendo la responsabilidad de la captación de recursos para hacer frente al mantenimiento y personal se dispone así de amplia capacidad para rentabilizar esta infraestructura hasta el final de la vida útil de los equipos CLIMATEWELL ClimateWell Ibérica (CWICA) es una sucursal española de la empresa matriz sueca ClimateWell AB. Durante el proyecto CWICA ha operado desde su sede y fábrica en Olvega (Soria) y su oficina de ventas y de soporte técnico en Madrid. ClimateWell ha desarrollado una tecnología propietaria y patentada que permite absorción de triple estado. Las ventajas son almacenamiento integrada de energía, mayor sencillez en ingeniería de instalaciones, ausencia de problemas de cristalización, mayor eficiencia en costes y mejor funcionamiento en sistemas de solar térmica. La tecnología se ha incorporado en un producto propio de ClimateWell, que es una máquina de Aire Acondicionado hecha especialmente para funcionar con captadores solares térmicos. El producto se llamó anteriormente CW10 y últimamente SolarChiller. SolarChiller está compuesto por dos unidades de absorción de triple estado que funcionan alternando PÁG 130 de 200

133 entre carga de energía solar (u otra fuente térmica como la biomasa) y la descarga de frío y calor. ClimateWell es una PYME, altamente reconocido a nivel mundial por su capacidad de innovación. Trabajo realizado ClimateWell ha participado de modo muy activo en el proyecto de ARFRISOL, por el motivo de era el primer proyecto en el mundo donde la tecnología de ClimateWell se incorporó desde un principio en la ingeniería de edificios altamente eficientes. La posibilidad de colaborar con grupos expertos en eficiencia energética, para cuatro zonas climatológicas diferentes tenía un valor estratégico importantísimo para ClimateWell. El trabajo de ClimateWell estaba focalizado a las siguientes áreas: Modelización y simulación. ClimateWell había desarrollado un modelo dinámico del SolarChiller, utilizando el software TRNSYS, que permite construir modelos de edificios enteros y simular su funcionamiento dinámico. ClimateWell proporcionó el modelo, y formó, al equipo de ARFRISOL en su uso. Ingeniería conceptual de eficiencia energética: ClimateWell aportó ideas innovadoras de como se podría combinar energía solar térmica con absorción y conectarlo al edificio de manera eficaz para la distribución de calor y frío. Validación de ingeniería detallada de las instalaciones del proyecto. Los ingenieros de ClimateWell estudiaron todos los esquemáticos de instalación para cada uno de los C-DdI s y proporcionaron feedback sobre posibles problema y mejoras. Soporte técnico en instalación. Los ingenieros de ClimateWell proporcionaron soporte técnico a cada uno de las instaladoras del proyecto. Este soporte si hizo principalmente in situ en cada C-DdI. Puesta en marcha de los equipos: Los ingenieros de ClimateWell realizaron la puesta en marcha de las SolarChiller en cada uno de las instalaciones en el proyecto. Soporte técnico durante mejoras de las instalaciones y para la monitorización Las maquinas de ClimateWell se instalaron según lo siguiente: 4 maquinas instaladas en el C-DdI de la Plataforma Solar de Almeria 5 máquinas instaladas en el C-DdI Ed 70 del CIEMAT en Madrid 5 máquinas instaladas en el C-DdI del CEDER en Soria 5 máquinas instaladas en el C-DdI de la Fundación Barredo Experiencias ganadas y valor creado para el futuro desarrollo ClimateWell ganó experiencia de valor imprescindible para la continuación de su desarrollo tecnológico, su desarrollo de productos y sobre todo en la aceptación en el mercado de energía solar para calor y frío en edificios. La experiencias de más valor son las de las grandes ventajas que están comprendidas entre la fase de diseño del edificio y lo que se puede así ganar con una combinación optima entre medidas pasivas (como el aislamiento, la orientación y los materiales en el diseño arquitectónico y constructivo) y las activas (energía solar térmica, sistemas de distribución de alta eficiencia y frío solar). Estas experiencias forman ahora una base sólida del desarrollo y comercialización de ClimateWell. PÁG 131 de 200

134 ISOFOTÓN Un inconveniente frecuente con el que se encuentran los sistemas fotovoltaicos de integración arquitectónica es la fuerte presencia de sombras. La resolución de los problemas asociados con este fenómeno es de vital importancia para llegar a obtener un producto robusto y adaptable a la variedad de situaciones que se encuentran las instalaciones de integración arquitectónica. Fig Análisis termográfico en campo mostrando el sobrecalentamiento de uno de los diodos de paso laminados en los módulos vidrio-vidrio. Se ha podido comprobar que algunos de los diodos han dado lugar a fallos de sobrecalentamiento, como se ha visto en la instalación del C-DdI Ed 70 del CIEMAT en Madrid, llegando en algunos casos incluso a romper el vidrio por estrés térmico. Tras numerosos análisis se ha identificado como origen del problema una modificación en el proceso de ensamble de los diodos, que ha podido causar fallos en un porcentaje de los módulos instalados, reduciendo su voltaje máximo de ruptura en operación directa por debajo de la tensión de circuito abierto de los módulos. Este estudio genero un cambio de diseño en los módulos, decidiendo utilizar un nuevo tipo de diodo de paso y modificando además su posición en el módulo, extrayéndolo del conjunto vidrio-vidrio laminado, para insertarlo en la caja de conexiones. Esto permite: una soldadura estándar de los terminales del diodo una mayor disipación de calor al estar en el exterior del módulo, y finalmente la posibilidad de reparar in-situ los módulos afectados por problemas de diodos si los hubiera. PÁG 132 de 200

135 ACCIONA Fig Nuevo esquema de conexión de módulo 130 W. En este SP se han llevado a cabo las investigaciones sobre los sistemas de tubos enterrados que ha supuesto la realización de diversas tareas de investigación, tales como el estudio del estado del arte de la tecnología actual, la simulación de fluidos mediante software CFD s, la caracterización de los materiales del conducto y del terreno, el estudio de la instrumentación del sistema de monitorización adecuado a una aplicación innovadora y carente de precedentes, etc. Una vez ejecutadas todas las tareas de investigación, se realizó el diseño de la configuración óptima del sistema; así como el dimensionado de los conductos y el proyecto de detalle, con objeto de llevar a cabo el sistema propuesto. En obra se ha realizado un seguimiento exhaustivo por parte del equipo de investigación de la ejecución del sistema. Así como de su integración con el sistema de distribución de aire del C-DdI, y la instalación de la instrumentación de medición de la temperatura y la humedad del terreno. Todo ello ha permitido posteriormente, mediante monitorización, realizar una caracterización del sistema con objeto de verificar los resultados de las simulaciones realizadas. De la misma manera, durante la puesta en marcha, se han destinado Investigadores técnicos al C-DdI especializados en instalaciones climatización; y a través de la monitorización se han detectados desviaciones con respecto a las simulaciones realizadas en fase de diseño y que han sido corregidas realizando un rediseño del sistema de acople a las unidades de tratamiento de aire (UTA s). Las experiencias y simulaciones, así como las herramientas de dimensionado de instalaciones de los tubos enterrados creadas para este proyecto, han sido puestas a disposición de las ingenierías de ACCIONA para que realicen los estudios en los edificios que ACCIONA construye. ATERSA Desde el punto de vista del desarrollo de I+D contenido en los trabajos realizados en los subproyectos anteriores, cabe destacar el trabajo realizado con el sistema de fachada ventilada con módulos fotovoltaicos. PÁG 133 de 200

136 El sistema de fachada ventilada puede ser en algunos casos muy interesante para los edificios pero es un sistema poco conocido, existiendo muy poca literatura al respecto. La caracterización de diferentes materiales y configuraciones en la fachada ventilada ha sido el principal trabajo de investigación realizado. El cálculo de los diferentes coeficientes de los materiales en las condiciones de trabajo específicas de una fachada ventilada nos aporta una información muy valiosa para la simulación de este tipo de sistemas, aspecto que actualmente limita en gran medida su implantación más generalizada SUBPROYECTO 9: Difusión El objetivo del Subproyecto 9 es la elaboración de los documentos oportunos donde se recojan los resultados de todos los trabajos de I+D+i llevados a cabo en este PSE- ARFRISOL y dirigidos a todos los estamentos, sectores y agentes implicados en este amplio campo de actividad y uso como es la edificación y la energía que se necesita para el acondicionamiento térmico y que puede ser reducida utilizando energía solar. Esto se ha conseguido con la ejecución de las siguientes 3 fases: Fase 9 a: Desarrollo de guías de diseño Desarrollo de guías de diseño con los resultados de la I+D+i del PSE-ARFRISOL para propiciar la construcción de edificios con los objetivos de la disminución de la demanda y ahorro de energía a través de la arquitectura bioclimática y el frío solar. Fase 9 b: Elaboración de Paquete Educativo para divulgar los resultados obtenidos y el uso de estas técnicas. Documentos de difusión para cambiar mentalidad Elaboración de los Documentos de difusión donde se incluye un Paquete Educativo para divulgar los resultados obtenidos y el uso de estas técnicas en los niveles de enseñanzas Primaria y Secundaria, utilizando todos los medios de difusión apropiados. En la difusión se ha involucrando a las CC.AA. a través de las Direcciones Generales de Ordenación Académica, haciendo énfasis en involucrar a las comunidades educativas para difundir los resultados. La estructura de la fase 9 b, se ha llevado a cabo principalmente por el personal educativo de la RSEF, subcontratada por el CIEMAT para tal fin según se recoge en la Memoria Técnica del proyecto desde su comienzo en Para las otras dos fases se ha contado con el conjunto de todos los socios implicados. Fase 9 c: Elaboración de los documentos finales Elaboración de todos y cada uno de los documentos finales de los diferentes trabajos llevados a cabo, que han sido presentados tanto en informes, como artículos a revistas especializadas, Ponencias a Congresos, medios de comunicación, folletos divulgativos, etc. La estructura de la fase 9 b, se ha llevado a cabo principalmente por el personal educativo de la RSEF, subcontratada por el CIEMAT para tal fin según se recoge en la Memoria Técnica del proyecto desde su comienzo en 2005, así como por el periodista contratado para la difusión y divulgación de las actividades y documentos elaborados para cambiar la mentalidad. Para las otras dos fases se ha contado con el conjunto de todos los socios implicados. PÁG 134 de 200

137 La enumeración e inclusión de todos estos documentos (Referencias: Entregables y Documentos Generados ), están incluidos en la Memoria Final de este SP, en la presente Publicación se hace una referencia numérica de lo conseguido haciendo énfasis en las publicaciones publicas de acceso libre. La responsable del subproyecto ha sido la Coordinadora General de ARFRISOL, Dña. Mª Rosario Heras Celemín. Los socios participantes en este subproyecto, han sido los siguientes, resumiéndose su participación como se describe a continuación: CIEMAT Fase 9 a: Desarrollo de guías de diseño Se han desarrollado cuatriptícos (miniguias) específicos y determinados para cada uno de los 5 C-DdI donde se describe la metodología, se resume el diseño arquitectónico, partiendo de los datos climáticos, así como las estrategias pasivas y activas llevadas a cabo, terminando con la ficha técnica de los diferentes profesionales involucrados en cada C-DdI. También se han elaborado documentos más amplios (guías de diseño) con los resultados de la I+D+i llevada a la practica en cada C-DdI del PSE-ARFRISOL. A continuación se presenta, como muestra, el cuatríptico (miniguía) correspondiente al subproyecto SP3 (ED 70-CIEMAT): PÁG 135 de 200

138 PÁG 136 de 200

139 PÁG 137 de 200

140 PÁG 138 de 200

141 PÁG 139 de 200

142 PÁG 140 de 200

143 PÁG 141 de 200

144 PÁG 142 de 200

145 Fase 9 b.1: Elaboración de Paquete Educativo para divulgar los resultados obtenidos y el uso de estas técnicas Las diferentes acciones llevadas a cabo para la elaboración del Paquete Educativo se han realizado por personal docente de la Real Sociedad Española de Física (RSEF) coordinado por la responsable del SP y el Jefe de Grupo de Análisis Energético, personal de la UiE3 del CIEMAT. El objetivo ha sido el elaborar Módulos educativos para los diferentes niveles de conocimiento: Educación Infantil, Primaria, Secundaria y Bachillerato, trabajo previsto para la Fase b. Para ello se firmo un Acuerdo de colaboración entre el CIEMAT y la RSEF con fecha 20 de diciembre de Así mismo, se firmo una Adenda a dicho Acuerdo de Colaboración, con fecha 4 de diciembre de 2007, y otra, la 3ª, de fecha 18 de noviembre de 2009; en todas ellas se establece un calendario detallado de hitos a desarrollar que fueron cumplidos muy positivamente. El trabajo de la RSEF, siguiendo en todo momento lo recogido en las Memorias Técnicas del PSE-ARFRISOL presentadas al Ministerio para su financiación, comenzó en Octubre de 2005, continuando con las actividades y en base a la subvención que para tal fin fueron concedidas en 2006, en 2007, en 2008, en 2009, en 2010 y en En resumen las múltiples actividades desarrolladas fueron: 1.- Análisis con carácter crítico del Estado del Arte, es decir, la documentación existente en los libros de texto de los diferentes niveles de educación reglada, así como en revistas y en soporte digital, sobre arquitectura bioclimática, energía solar en edificios, ahorro de energía en edificación, etc., que actualmente es variada y diversa, pero escasa, y no adaptada ni adecuada a los niveles educativos oportunos. 2.- Definir y concretar parámetros comunes para el diseño del Paquete Educativo a los diferentes niveles educativos: Infantil, Primaria y Secundaria. 3.- Elaboración de los iniciales documentos educativos correspondientes a los diferentes niveles a que va dirigido, en total son 7 Unidades Didácticas (UD). Estas UD son las siguientes: Educación Infantil (2º ciclo), Educación Primaria (3º ciclo), 1º-3º de la Enseñanza Secundaria Obligatoria (ESO) para Ciencias de la Naturaleza y Física y Química, 3º ESO para Tecnologías, 4º ESO para Física y Química, 4º ESO-Tecnología y 1º Bachillerato para Ciencias para el Mundo Contemporáneo. 4.- Estudios Piloto para la validación por Muestras de Profesionales elegidos en los diferentes niveles educativos para contrastar los documentos elaborados en la acción anterior. Estas Muestras de Profesionales han sido tomadas de al menos un Centro Educativo por cada CC.AA. que participa en el PSE-ARFRISOL: Andalucía, Madrid, Castilla y León y Principado de Asturias. 5.- Mejora de los documentos elaborados siguiendo los resultados de la acción anterior y elaboración de la versión definitiva de las UD. Las versiones finales de todas ellas están disponibles en formato electrónico, en pdf, en la web: y en DVD 6.- Propuesta de difusión involucrando a las CC.AA. a través de las Direcciones Generales de Ordenación Académica, haciendo énfasis en involucrar a las comunidades educativas para difundir los resultados. El equipo de 11 profesores de la RSEF, ampliado en 2007 hasta un total de 17, ha estado trabajando desde noviembre de 2005, en los módulos educativos apropiados elaborando las siete Unidades Didácticas para dichos niveles, teniendo presentes los Reales Decretos de Enseñanzas Mínimas correspondientes a cada nivel y los Currículos correspondientes. PÁG 143 de 200

146 El planteamiento general de las Unidades Didácticas es introducir al alumnado en el tema de la edificación bioclimática dirigida al ahorro energético, hacer ciencia en un contexto social partiendo de los datos pertinentes y utilizando las herramientas conceptuales propias de su edad, desarrollar sus capacidades de experimentación con el equipo preparados al efecto (del que se ha elaborado una versión mejorada y más económica) y que acompañan a las Unidades Didácticas, y posibilitar que se opere un cambio de mentalidad entre ellos, respecto al cómo concebir científicamente las edificaciones y al ahorro y a la eficiencia energética. REALIZACIÓN DE ESTUDIOS PILOTOS A lo largo de la marcha del proyecto, y a medida que se fueron elaborando las Unidades Didácticas, se llevaron a cabo 3 Estudios Pilotos. La elaboración y posterior edición de la versión final de las UD s han sido objeto de prueba en 3 Estudios Pilotos llevados a cabo en 2007, 2009 y La documentación entregada a los Profesores Colaboradores era un documento de introducción a la UD objeto de validación, entregado en distintas épocas, con el fin de que pudieran incluirse en las programaciones del curso académico oportuno. La siguiente tabla resume los 3 Estudios Piloto llevados a cabo para la evaluación de las Unidades Didácticas. Destaca el hecho de haber llegado a un total de 66 profesores con sus grupos y alumnos, con un promedio de algo más de 200 alumnos participantes en la valoración de cada Unidad Didáctica. Tabla XXIX.- Estudios Piloto También se han elaborado documentos con el análisis y conclusiones de los 3 Estudios Piloto 2007, 2009 y 2010 y cuyas indicaciones y conclusiones de los mismos se utilizaban para llegar a la elaboración definitiva de las UD. Fig.95.- Esquema de una vivienda bioclimática, desde un punto de vista didáctico Así mismo, en colaboración con el Instituto Superior de Formación del Profesorado y los CPR de las CC AA, se ha programado cursos para la formación del profesorado en las 4 CCAA. En especial se han realizado varios cursos en los diferentes niveles educativos PÁG 144 de 200

147 llevados a cabo en el Principado de Asturias, ya que esta Comunidad Autónoma promulgo Acciones Complementarias para cofinanciar las actividades del PSE-ARFRISOL BREVE PRESENTACIÓN DE LAS 7 UNIDADES DIDÁCTICAS A continuación se hace una exposición resumida de lo que recogen en las diferentes UD: 1ª.- En la UD dedicada al 2º ciclo de Educación Infantil, Tengo un Sol de casa, los contenidos se abordan de forma globalizada desde las diferentes áreas y se proponen actividades centradas en las observaciones, percepciones, experimentaciones e inferencias de los niños, sobre las condiciones naturales ligadas al clima (temperatura, radiación solar, aire), el confort térmico y las técnicas básicas de edificación (orientación, distribución de huecos, características de los muros). Todo ello les permitirá construir una imagen o modelo precursor de los denominados edificios bioclimáticos. 2ª.- La UD de Educación Primaria, El Sol vive en casa, se dirige a los alumnos de 3º ciclo y toma como punto de partida el entorno más próximo al niño (las casas tradicionales de su país, de su región, e incluso la suya propia), buscando crear en él un conflicto cognitivo: por qué es así?, cómo utiliza los recursos naturales de la zona?, cómo aprovecha la energía del Sol? Se le conduce a reflexionar en torno al confort térmico y al consumo energético, a conocer los diferentes tipos de energía y sus transformaciones, para finalmente indagar y profundizar, finalmente, en las ventajas que ofrece el nuevo modelo de edificación representado por las casas bioclimáticas. Las actividades están diseñadas para que se realicen bien de forma individual, favoreciendo que los alumnos manifiesten sus propias ideas y desarrollen su autonomía e iniciativa personal, o bien en grupo, para poder contrastarlas, es decir, para propiciar los aprendizajes con los iguales promoviendo, al tiempo, actitudes de diálogo y de resolución de conflictos. Se han elaborado cuatro Unidades Didácticas para la ESO, siguiendo las pautas metodológicas antes indicadas y aumentando progresivamente el nivel de complejidad tanto de los conocimientos conceptuales, como de los procedimentales y actitudinales, con el propósito de que el alumnado adquiera las competencias básicas consideradas en los currículos. 3ª.- La UD Edificaciones para un futuro sostenible se ha elaborado en cuatro módulos para que, según qué elemento del análisis se pretenda enfatizar, pueda impartirse en uno o varios de los cursos de CC. Naturaleza y Física y Química de 1º, 2º y 3º de ESO. Se pretende que los alumnos analicen el carácter insostenible del actual consumo de combustibles fósiles y la importante contribución de las edificaciones a ese consumo. Conocer las características fundamentales de los edificios energéticamente eficientes y de un urbanismo coherente les permitirá comprender cómo este tipo de edificaciones contribuye a la reducción del consumo energético. Por último, la UD plantea a los alumnos que analicen su entorno próximo en relación con este tipo de edificación y que sean capaces de tomar medidas para mejorar esa situación, ya sea planteando exigencias o mediante acciones que afectan al consumo individual. 4ª.- La UD para Física y Química de 4º de ESO, Ahorro de energía en los edificios: Una contribución al desarrollo sostenible, profundiza en las características fundamentales de la unidad para 1º-3º de ESO tanto en lo que a contenidos curriculares propiamente dichos se refiere, como en la metodología científica. Se desarrolla conceptualmente la transferencia de energía en forma de calor y de radiación, y se construye con botellas un captador solar térmico para que los alumnos comprendan su funcionamiento. PÁG 145 de 200

148 Las UD dedicadas a Tecnologías en 3º de ESO, Diseña un edificio bioclimático, y a Tecnología en 4º de ESO, Invitemos al Sol a nuestra casa, resaltan la relación entre la tecnología y el trabajo científico, mediante el método de proyectos. Esta metodología permite facilitar el trabajo de conocimientos tecnológicos teóricos y prácticos, así como desarrollar destrezas de trabajo en equipo: planteamiento de un problema, análisis de sus características, investigación de soluciones, discusión de las mismas, diseño de propuestas y toma de decisiones, planificación de tareas, ejecución y revisión de propuestas, obtención de productos finales con sentido, valoración crítica de los resultados, etc. Estos proyectos no deben identificarse con un trabajo manual orientado únicamente a la construcción de unas maquetas en el taller. El producto que se busca es el diseño, así como el proceso de investigación y discusión para llegar a él. 5ª.- En la UD de 3º ESO se aborda el diseño de una vivienda bioclimática, lo que se detalla en una memoria completa del proyecto en la que se incluyen planos, lista de materiales, opciones de diseño, etc. Todo ello como resultado del análisis realizado en la primera parte de la UD sobre la necesidad que tenemos de energía, los problemas que se derivan de su obtención, los factores que pueden influir en el consumo energético de una vivienda y las diferentes formas en que podemos reducir dicho consumo. 6ª.- La UD de 4º ESO se desarrolla en dos bloques. El primero se centra en el balance energético de una vivienda convencional: demanda de energía necesaria, pérdidas y energía total que se debe suministrar. Para ello, los alumnos tienen que calcular la energía necesaria para hacer funcionar algunos aparatos eléctricos o para disponer de agua caliente sanitaria y mantener una temperatura confortable en la vivienda. La introducción de conceptos relacionados con la arquitectura bioclimática (aislamiento térmico, captadores solares, etc.) permite evaluar su aportación a la reducción del consumo de energía procedentes de combustibles fósiles. El segundo bloque se centra en la construcción de dos maquetas que simulan actuaciones concretas: un captador solar térmico y un muro Trombe-Michel. 7ª.- Por último, la Unidad Didáctica de 1º de Bachillerato dedicada a Ciencias para el Mundo Contemporáneo, Hacia una gestión sostenible de nuestras necesidades energéticas: Las edificaciones bioclimáticas, se plantea como tema de debate y trabajo en grupos pequeños con sesiones de puesta en común. Se trata de poner de manifiesto la insostenibilidad del sistema energético y plantear las medidas que permitirían solucionar dicho problema, en particular desde el sector de la edificación. Se resaltan las características de los edificios energéticamente eficientes y se discuten las medidas (tecno-científicas, políticas y educativas) que deberían tomarse para generalizar la construcción de dichos edificios, poniendo en evidencia las relaciones existentes entre ciencia, tecnología, sociedad y medio ambiente, CTSA. Fig Vista de la carpeta de una Unidad Didáctica y de las 7 carpetas que las integran EQUIPO EXPERIMENTAL NECESARIO PARA LAS UNIDADES DIDACTICAS Diseño y realización de una maqueta sencilla en cartón pluma de casa bioclimática para las Unidades realizadas. Se introdujeron mejoras sustanciales como consecuencia del PÁG 146 de 200

149 P. Piloto-07, abaratándose los costes y después fue probada en el Estudio Piloto-09. Esta maqueta forma parte del Equipo Experimental necesario para ser utilizado en las Unidades Didácticas, cuyas fotos se pueden ver en el Anexo a este Informe. Las actividades experimentales están integradas en el desarrollo del Programa Guía y secuenciadas según su nivel de dificultad. En ellas se consideran los siguientes criterios: reconocimiento del problema, emisión de hipótesis, diseño de experiencias, reconocimiento de las variables independientes y dependientes y su control, obtención y procesado de datos, extracción de conclusiones y elaboración de informes siguiendo las pautas del lenguaje científico. Para ello se ha diseñado un equipo experimental propio que, en la medida de lo posible, se ha elaborado con materiales reciclables y no tóxicos. Fig 97: Equipo experimental y casita que se utiliza en las UD s Fruto de estos trabajos se ha obtenido una Patente - Invención titulada Maqueta de vivienda para ensayos bioclimáticos, (en adelante el Modelo de Utilidad ) para cuya protección se presentó una solicitud de modelo de utilidad con nº ante la Oficina Española de Patentes y Marcas el día 7 de mayo de 2012, de la que el CIEMAT es su propietario siendo sus autores: M.R. Heras Celemín; J.A Ferrer Tevar, I. Guerra Plasencia; R. Lopez-Gay Lucio-Villegas y J.L. Martínez Montalbán. Así mismo, y habida cuenta de la necesaria producción en serie para distribuirla en los centros públicos y privados concertados del Principado de Asturias, se contacto con la empresa Meetel, de Marketing y Comunicación, que gestiono la producción y distribución. Actualmente y como consecuencia del último Comité Ejecutivo del PSE-ARFRISOL celebrado en marzo de 2011 donde se debatió de la utilización de esta se ha firmado un acuerdo de colaboración entre el CIEMAT y la RSEF para la divulgación del Equipo Experimental (Modelo de Utilidad) del PSE-ARFRISOL. Este equipo está disponible para su adquisición por parte de toda persona o profesional que lo precise en la RSEF. Además, se ha diseñado y realizado una maqueta más sofisticada de casa bioclimática para ser utilizada en cursos para profesores, exposiciones, congresos, ferias, etc. Esta maqueta está dotada de captadores solares térmicos y de paneles fotovoltaicos que se ponen en funcionamiento en las Ferias. Además se ha intentado, y se encuentra en la fase de prueba, el desarrollo de una maqueta con incorporación de dispositivos sencillos de frío solar, la maqueta prevista requiere más elaboración de la considerada inicialmente, sin embargo las dificultades de reducción de tamaño son muchas y no se ha logrado totalmente, aunque el equipo de profesores de la RSEF encargado de su elaboración sigue trabajando en esa tarea. PARTICIPACIÓN EN EVENTOS DOCENTES Se ha participado en diversos eventos con profesores y personal docente impartiendo charlas y manteniendo reuniones para trasmitirles lo hecho en este proyecto. PÁG 147 de 200

150 Es de resaltar el gran interés mostrado por los asistentes, que en muchos casos desconocían que se estuviera llevando a cabo un proyecto en el ámbito educativo con las características que presenta el SP9b del PSE-ARFRISOL. Hubo numerosas peticiones de los asistentes a dichos Cursos/Congresos/ Encuentros en relación con la posibilidad de disponer de las Unidades que se están elaborando, así como de poder conectar con nosotros a través de una página Web. Como ejemplo a continuación se especifica la participación en: Se han presentado ponencias, entre otros, en los siguientes Congresos: Olimpiada Nacional de Física (abril 2007), II Jornadas Burgos del Grupo de Enseñanza de la Física de la RSEF (junio 2007), CIATEA (junio 2007), Universidad de Almería (julio 2007), Bienal de Física-XVII Encuentro Ibérico de Enseñanza de la Física (septiembre 2007), Jornadas en Cosmo-Caixa para profesores de E. Secundaria (noviembre 2007), III Jornadas de Burgos (junio 2008), Curso de verano de la U. Almería (julio 2008), XXIII Encuentro de Didáctica de las Ciencias Experimentales (septiembre de 2008), XIII Reunión Científica de Tiétar (marzo 2009), Expo- Recerca Jove 2009 (abril 2009), Congreso de Enseñanza de las Ciencias (Barcelona, septiembre de 2009), Bienal de la RSEF y Encuentro Ibérico (Ciudad Real, septiembre 2009), I Congreso ARFRISOL (Almería, febrero de 2010), Parque de las Ciencias de Granada (junio 2010), Curso Energía: Retos y Futuro (Madrid, noviembre 2010), Jornadas Trabajando por la Sostenibilidad (Avilés, abril 2011) Ecohabitat (Jaén, abril 2011), Respuestas para el Futuro del Sector de la Edificación: Arquitectura Bioclimática y Eficiencia Energética (Oviedo, Facultad de Geología, Noviembre 2011) o Medio ambiente, Reciclaje y Energías Renovables (Gijón, febrero 2012), entre otros. Se han impartido cursos para profesores en varios centros de Profesorado como ejemplo se exponen algunos, como son: el CAP de Centro y en el de Vallecas, en Madrid, en la UIMP de Cuenca, en la Politécnica de Madrid, contando con la colaboración del Instituto Superior de Formación del Profesorado y se ha finalizado otros cinco en el Centro de Profesores y Recursos de Avilés (Principado de Asturias), y dos más en cada uno de los Centros de Profesores (CPR) de Gijón y Oviedo. Así mismo, están previstos cuatro cursos de introducción a las Unidades de Educación Infantil, Educación Primaria, Física y Química y Ciencias para el Mundo Contemporáneo en dichos Centros de Profesores para el curso académico RECURSOS DEL PORTAL ARFRISOL EDUCACIÓN La finalidad es facilitar la difusión de todos los materiales educativos elaborados por el grupo de profesores de la RSEF, ofreciendo al usuario, de forma fácil e integrada, el acceso a todos sus recursos. Se puede encontrar muchos recursos en la página web: y el dominio del portal de educación arfrisoleducación.es. Este portal tiene como objetivos: Apoyar la consecución del objetivo general del PSE-ARFRISOL: concienciar al usuario y a la sociedad en general de la posibilidad de construir edificios de alta eficiencia energética, haciendo especial énfasis en el ahorro económico, y conseguir en un futuro próximo un Cambio de Mentalidad en la utilización de la energía en los edificios. Servir de herramienta de aprendizaje sobre los principales conceptos de Arquitectura Bioclimática. Convertirse en una herramienta complementaria a los materiales Educativos diseñados por el grupo de Educación del la RSEF que forma parte del Subproyecto 9B. PÁG 148 de 200

151 Entre otros, hay información exhaustiva sobre los materiales educativos elaborados, los C-DdI, etc. Fig 98.- Portada de la parte de la web específica de educación. Fig 99.- Vista de la página donde se expone la Web de actividades y la Web de contenidos. En el portal educativo se encuentran desarrolladas diferentes Actividades educativas interactivas multimedia habiendo diseñado imágenes específicas para cada nivel educativo, habiéndose elaborado y programado 8 actividades multimedia. Además de estas actividades de formación, etc. esta el material didáctico en la parte de contenidos donde están todas las Unidades Didácticas en PDF.. Fig Personaje para Infantil - Primaria PÁG 149 de 200

152 Fig Personaje para la ESO PANTALLAS INTERACTIVAS Fig Imagen de la actividad de Bachillerato El objetivo de las aplicaciones multimedia interactivas desarrolladas es de servir de herramienta de divulgación de los recursos didácticos diseñados por el equipo de la RSEF. Dichas aplicaciones se han instalado en equipos que integran pantallas táctiles que permiten interactuar con los contenidos digitales de la misma forma que se interactúa con fotos, pinturas, o música: con las manos, con gestos, sin la necesidad de dispositivos físicos, como el ratón y el teclado. El modelo seleccionado (TK-419) pertenece a la gama de Puntos de Información COMPUTOUCH. Se ha desarrollado el diseño e implementación de documentación para las pantallas interactivas, así como la implantación de cada una de las mismas en la entrada de los 5 C- DdI, así como de otra que se usa en las diferentes Ferias y Exposiciones donde se participa para hacer divulgación del proyecto, habiéndose contratado también la puesta a punto y el mantenimiento de las mismas. Fig Pantalla interactiva en los C-DdI del PSE-ARFRISOL PÁG 150 de 200

153 Los trabajos realizados han sido: - Desarrollo de la aplicación multimedia del Proyecto ARFRISOL, orientada a terminales interactivos. - Instalación y puesta en marcha del software desarrollado en los terminales. - Elaboración, revisión y modificación del contrato mantenimiento con la empresa a quien inicialmente se le encargado la realización del diseño. - Se acuerda con la empresa encargada de la instalación y del mantenimiento la elaboración de un informe mensual que describa la configuración, las tareas de mantenimiento realizadas y las incidencias ocurridas en los equipos. - Instalación de los equipos en las localizaciones siguientes: C-Ddi SP06 - CEDER / SORIA C-Ddi SP05 - F.BARREDO / ASTURIAS C-Ddi SP04 - PSA / Tabernas, ALMERIA C-Ddi SP02 - CIESOL / ALMERIA CIEMAT Se usa en las diferentes Ferias y Exposiciones donde se va para hacer divulgación del proyecto/ MADRID Fig Imagen de la aplicación multimedia orientada a terminales interactivos Fase 9 b.2: Documentos de difusión para cambiar la mentalidad ACTIVIDADES DE DIVULGACIÓN EN LOS MEDIOS DE COMUNICACIÓN Para llevar a cabo el objetivo final del PSE-ARFRISOL de cambiar la mentalidad de la sociedad en cuanto al ahorro de energía utilizando la energía solar dentro del sector de las energías renovables y la eficiencia energética en edificios y, analizando la carga de trabajo del proyecto en esta materia, estando de acuerdo con el Departamento de Comunicación del CIEMAT, se vio la necesidad de contratar a un periodista para llevarlo adelante estando en contacto y dependiendo su trabajo de dicho departamento. PÁG 151 de 200

154 Por lo que toda esta información y el resumen de lo llevado a cabo están elaborados entre el periodista encargado de la difusión de PSE-ARFRISOL, Jesús Heras Rincón y el Departamento de Comunicación del CIEMAT. En resumen las actividades llevadas a cabo han sido: 1.- Difusión utilizando los Medios de Comunicación oportunos locales, regionales y nacionales. 2.- Participación en Ferias, Congresos, etc. 3.- Elaboración de la página web corporativa, para difusión en general y para comunicación entre los socios con los Grupos de trabajo oportunos, que corresponden con los subproyectos. 4.- Celebración del I Congreso Arfrisol en Roquetas (Almería) 5.- Visitas guiadas a los 5 C-DdI s La UiE3 ha contabilizado múltiples apariciones del PSE-ARFRISOL en prensa escrita: Local y Nacional. En los primeros años del PSE-ARFFRISOL dada la novedad de este tipo de proyectos singulares y de esta característica los medios se hicieron eco y existen diferentes apariciones, algunas de las cuales en resumen se especifican en las apariciones, pero en los últimos años se ponen referencias generales ya que han sido varias en diferentes medios, sobre todo en los especializados que están explicados en apartados diferentes. Además, para completar la visión de los medios de comunicación en el sector de la edificación se ha seguido con atención las apariciones en prensa escrita, (Nacional y Local) sobre energía, edificios y construcciones sostenibles en el periodo en que ha estado vigente el PSE-ARFRISOL, años 2005 a Con el paso de los años, los integrantes del proyecto, en general y de la UiE3, se han convertido en participantes habituales en múltiples eventos de divulgación así como articulistas de las revistas más destacadas del sector y ponentes en múltiples Cursos, Masters, Jornadas, Seminarios, Congresos y Simposios donde se trata el tema de la eficiencia energética en edificación, siendo difícil el poder exponer todas las múltiples apariciones y contribuciones. Toda la relación facilitada está reflejada dentro de la Memoria Final Justificativa del SP9 (DIFUSIÓN) en el dossier de apariciones del proyecto y debidamente justificada con copia y original de cada publicación. DIFUSIÓN MEDIÁTICA DEL PSE-ARFRISOL CON MOTIVO DEL I CONGRESO SOBRE ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA Y FRÍO SOLAR. Como hecho más destacado se encuentra dicho evento al que asistieron todos los participantes del PSE-ARFRISOL, organizado por los de la Universidad de Almería, el cual estuvo abierto a la participación de profesionales del sector interesados en este área de conocimiento. Hubo múltiples contribuciones, como se recoge en el CD editado con el resumen de las mismas. Esto generó desde la UiE3 del CIEMAT la necesidad de transmitir a los diferentes medios relacionados con energía, sociedad y eficiencia energética, los avances y análisis más significativos del proyecto expuestos en marzo de 2010 en Roquetas de Mar (Almería). Hubo más de 70 apariciones en prensa, también reflejadas en el dossier de apariciones, justifican su repercusión. PÁG 152 de 200

155 I CONGRESO ARFRISOL (Notas de Prensa) Apariciones Prensa escrita y digital 71 Medios de comunicación Nacionales/ 4 Internacionales APARICIONES EN PRENSA ACTIVIDADES PSE-ARFRISOL DERIVADAS/SECUNDARIAS El impulso mediático de PSE-ARFRISOL y su Coordinadora General ha seguido generando el habitual ritmo de apariciones en prensa según su proximidad con los edificios del Proyecto, actividades y charlas e incluso con motivo de la celebración del I Congreso sobre Arquitectura Bioclimática y Frío Solar. EN TOTAL SE HAN CONTABILIZADO varios cientos de APARICIONES en medios de comunicación con una mayor diversificación del mensaje y fortaleciendo la imagen corporativa del MICINN/ Fondos FEDER y del CIEMAT. CONTACTOS Y AGENDA La actividad divulgativa derivada de esta acción ha generado una red de contactos con más de 300 profesionales inmersos en medios de comunicación. Red de contactos que Jesús Heras Rincón ha puesto a disposición del Gabinete de Prensa del CIEMAT. La constante relación con dichos medios ha ayudado a publicar Artículos Técnicos (AD) y Artículos Divulgativos (AD) sobre el PSE-ARFRISOL y la Eficiencia Energética en la Edificación a nivel nacional e Internacional. PARTICIPACIÓN EN FERIAS RELACIONADAS CON LA EFICIENCIA ENERGÉTICA Y ENERGÍA. La UiE3 del CIEMAT y la Real Sociedad Española de Física (RSEF) han participado en las diferentes ferias relacionadas con la eficiencia energética que han surgido durante el periodo de ejecución del PSE-ARFRISOL. Diferentes maquetas estáticas e interactivas han acercado al público junto a una cartelería y documentación de apoyo totalmente adaptada al proyecto, las ventajas de un uso racional de la energía en un contexto donde al usuario se le incita a ahorrar y no producir energía. Factores como la crisis económica, muy presente en el sector fotovoltaico, ha llamado la atención a los visitantes que han centrado más su atención en el uso de la energía solar en forma pasiva y en las diferentes técnicas existentes en PSE-ARFRISOL para refrigerar y calentar de una forma más renovable y respetuosa con el Medio Ambiente. En la siguiente tabla se expone, como ejemplo, la participación en las diferentes Ferias en las que se ha participado en el año 2010 con su alcance y la afluencia de visitantes: Tabla XXX.- Relación de Ferias en que se ha asistido en el año 2010 FERIAS 2010 (PSE-ARFRISOL) AFLUENCIA MICINN / PSE s (Madrid) PERSONAS CONGRESO PSE-ARFRISOL (Roquetas) 200 PERSONAS FERIA GENERA (Madrid PERSONAS FERIA ECOBUILDING (Zaragoza) PERSONAS FERIA FORO FINGER PLUS (Madrid PERSONAS FERIA EMPIRIKA, (Salamanca) PERSONAS TOTAL DE VISITANTES PERSONAS PÁG 153 de 200

156 ELABORACIÓN DE LA PÁGINA WEB CORPORATIVA, La elaboración de la página web corporativa, para difusión en general y para comunicación entre los socios con los Grupos de trabajo oportunos, que corresponden con los subproyectos, para ello se ha tenido en cuenta la colabroación de todos los participantes. VISITAS GUIADAS A LOS 5 C-DdI s Los 5 Contenedores- Demostradores de Investigación del PSE-ARFRISOL, edificios singulares y prototipos, han tenido múltiples visitas, algunas motivadas con y por diferentes fines pero siempre con el objetivo de divulgar estas tecnologías y guiadas por personal experto y otras generadas por las diversas visitas que tienen los centros donde están construidos. Como resumen se puede decir que han sido varios miles de personas las que han visitado los C-DdI en los 7 años de ejecución del proyecto, pero se pretende y se desea que sigan sus visitas ya que son un claro ejemplo de cómo se puede construir edificios eficientes energéticamente con integración de diferentes aplicaciones de energías renovables y de esta manera se consigue el reducir el consumo de energía convencional. Se tiene relación detallada de alguna de estas visitas guiadas. A continuación se enumera, a modo de ejemplo, las recibidas en el C-DdI del SP3 que está en el CIEMAT en Madrid durante el año VISITAS GUIADAS AL EDIFICIO 70 DEL CIEMAT. Después de la construcción y uso del SP3 ED-70 del CIEMAT numerosos grupos de visitantes con perfil profesional, docente y estudiantil han visitado las instalaciones del C- DdI que el CIEMAT tiene en su sede madrileña. Para el desarrollo de las visitas se ha contado con la participación del personal de la UiE3, entre los que figuran el periodista Jesús Heras Rincón o el Jefe de Grupo José Antonio Ferrer o la responsable del Proyecto Mª del Rosario Heras. La siguiente tabla refleja todos los detalles de las mismas: Tabla XXI: Relación de Visitas Guiadas del C-DdI EF 70 del SP3 VISITAS EDIFICIO 70 CIEMAT (ARFRISOL) FECHA INSTITUCIÓN AFLUENCIA GINER ARQUITECTOS 2 PERSONAS Visita IES (Com Madrid) 30 PERSONAS PRODUCTORA DE TV-PHRETORIA (Vídeo) 12 PERSONAS Visita Master de Periodismo Científico 15 PERSONAS IES PÉREZ GALDÓS 25 PERSONAS JÓVENES INVESTIGADORES CIEMAT 7 PERSONAS Visita grupo de investigadores latinoamericanos (CEDDET) 2 PERSONAS Visita Climatewell acompañados de ingenieros. 3 PERSONAS Visita Climatewell. BREEM España 11 PERSONAS VISITA JUBILADOS facilitados por Unid. Com & RRPP 20 PERSONAS Visita niños superdotados facilitados por JL. Jorcano 6 PERSONAS PÁG 154 de 200

157 Ana Collados visita ED-70 2 PERSONAS Visita de multinacional solar (chinos) SUN RAM 3 PERSONAS Visita Profesores de RSEF 9 PERSONAS Visita IES Ntra. Sra. De la Almudena 30 PERSONAS VISITA SEMANA DE LA CIENCIA 40 PERSONAS VISITA RUTAS CIENTÍFICAS (MEC) 50 PERSONAS VISITA ING. AGRÓNOMOS 10 PERSONAS TOTAL DE VISITANTES VISITANTES OTRAS TAREAS Se han elaborado diferentes materiales conocidos como merchandising, como son abanicos, USB, etc., para difundir el PSE-ARFRISOL que se distribuye especialmente en Ferias y Exposiciones dando una visión más clara del Proyecto. Toda la documentación se puede encontrar en el enlace: debidamente caracterizada con los parámetros corporativos y sujetos a las condiciones de Fondos FEDER y MICINN. DOCUMENTACIÓN GRÁFICA Fig Vista de la carpeta de una Unidad Didáctica Fig Archivador con las 7 Unidades Didácticas Fig Artículos para difusión PÁG 155 de 200

158 Fig Feria Egética Valencia Fig Feria Ecohabitat - Jaen Fig Feria Genera - Madrid Fig Maqueta utilizada para exposiciones: Izquierda exterior (captadores térmicos y fotovoltaicos), Derecha detalle del interior PÁG 156 de 200

159 Fig Equipo experimental, con imágenes de la Maqueta, para las 7 Uds. Didácticas Fase 9 c: Elaboración de los documentos finales Los documentos finales de los 11 SP s y de los diferentes trabajos que han sido presentados tanto en informes, como Artículos a revistas especializadas, Ponencias a Congresos, medios de comunicación, folletos divulgativos, etc., son múltiples. En la Memoria Final del SP9 (DIFUSIÓN) se incluye una relación completa y detallada de todos los documentos clasificados en diferentes categorías. En el apartado 5 (Referencias: Entregables y Documentos Generados) de la presente publicación se presenta un resumen de las 11 Tesis doctorales que se encuentran en libre disposición pública en las universidades donde se han presentado. Más de 26 trabajos académicos correspondientes a estudios de tercer ciclo ( DEAs, proyectos fin de Master, etc.), elaborados y defendidos ante los Tribunales correspondientes, 4 libros, 5 capítulos de libros, 42 artículos en revistas científicas indexadas, 9 artículos en revistas técnicas, 1 Modelo de Utilidad registrado y en explotación, 1 patente en tramitación, 55 comunicaciones a congresos internacionales, 100 comunicaciones a congresos nacionales, 250 informes y documentos técnicos..los socios participantes en este subproyecto han sido todos los que conforman el PSE- ARFRISOL, resumiéndose su participación como se describe a continuación: Universidad de Almería (UAL) El Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Almería conjuntamente con la Unidad de Eficiencia Energética en la Edificación del CIEMAT organizó el pasado 23 de marzo de 2010 el I Congreso sobre Arquitectura Bioclimática y Frío Solar. Este encuentro científico-tecnológico tenía como objetivo concienciar a arquitectos, constructores, técnicos y a la sociedad en general, de la necesidad de aprovechar las técnicas solares pasivas y activas. El aprovechamiento de las condiciones exteriores de cada edificación [climatologías, orientaciones e incluso comportamiento de los usuarios] a la integración de Captadores Solares Térmicos, Paneles Fotovoltaicos, así como el uso de otra energía renovable, la Biomasa, eran los principales temas del programa. Todo el background que desde hace cinco años englobaba a un equipo humano de aproximadamente 150 personas que publicaron sus primeros resultados con el objetivo de transferir la I+D y técnicas empleadas en los ya conocidos Contenedores-Demonstradores de Investigación del PSE-ARFRISOL. Además de este reto científico, había un objetivo pedagógico al tener los profesores de Física que explicaron el trabajo realizado en las aulas. Mostraron el material didáctico y explicativo elaborado para acercar a los alumnos, de distintos niveles de enseñanza, las ventajas de la Arquitectura Bioclimática para un uso racional de la energía en la edificación. PÁG 157 de 200

160 Adicionalmente la Universidad de Almería organizó numerosas visitas guiadas, de carácter profesional, docente y estudiantil, del C-DdI SP2-CIESOL. Para el desarrollo de las visitas se ha contado con la participación de personal del grupo de Recursos Energéticos Solares y Climatología (TEP-165) y Automática, Electrónica y Robótica (TEP-197), entre los que figuran el Responsable del Proyecto Arfrisol en la Universidad de Almería Francisco Javier Batllés Garrido, Manuel Berenguel Soria y Manuel Pérez García. La Universidad de Almería ha participado también en otras actividades de difusión del proyecto Arfrisol como por ejemplo la realización de un Master Propio en Energía Solar dirigido por Francisco Javier Batllés Garrido. Universidad de Oviedo (UNIOVI) La UNIOVI., ha realizado en este supbproyecto trabajos de divulgación y publicaciones que quedan reflejados en los correspondientes apartados del punto 5.- REFERENCIAS: ENTREGABLES Y DOCUMENTOS GENERADOS, del presente documento, resaltando la elaboración y edición del Mapa Solar de Asturias que ya ha tenido su segunda edición, pues los 1000 ejemplares editados inicialmente se han agotado en los primeros años. Además se ha editado un documento titulado Guía de Servicios Científico-Técnicos sobre Arquitectura Bioclimática y Frío Solar en la Universidad de Oviedo, ISBN: , Coordinador de la edición Jesús Prieto, donde se recogen las actividades que se pueden llevar a cabo destinadas a los profesionales del sector FUNDACIÓN BARREDO Además de la colaboración en la construcción del SP5 (BARREDO), como se puede ver en la parte respectiva de este Informe, en cuanto al objetivo del SP9 (DIFUSIÓN), divulgación, se ha responsabilizado de la coordinación de las múltiples visitas al C-DdI que hay en San Pedro de Anes, muchas de ellas guiadas y llevadas a cabo sobre todo por el responsable del grupo formado por el personal docente de la RSEF, Ignacio Guerra, axial como las visitas de instituciones y agentes de la construcción, no solo asturianos, sino de participantes en los trabajos de investigación que se llevan a cabo en el túnel de ensayos de fuegos, actividad que la Fundación Barredo con la empresa TST lleva a cabo en el lugar donde esta el C-DdI. ACCIONA En el SP9 (DIFUSIÓN), ACCIONA ha participado en las tareas de difusión y divulgación del proyecto realizando los trabajos de infografía relacionados con el C-DdI SP4 (PSA). Se han realizado trabajos en dos sentidos. Por un lado se han realizado filmaciones del C-DdI construido y se ha montado un video divulgativo para incluirlo en la difusión del proyecto objeto del SP9 (DIFUSIÓN). Por otro lado y paralelamente se han realizado un modelado del C-DdI en 3D con software de diseño grafico. En el modelo se ha dedicado especial atención a los elementos de arquitectura bioclimática. Se han generado videos donde se presenta el diseño del C-DdI y 2 vídeos más donde se corroboró de manera gráfica que el estudio de soleamiento se había realizado correctamente. En los videos, por ejemplo, se puede observar como en verano la radiación solar no entra directamente por las ventanas, mientras que en invierno se observa que el resultado es el contrario. PÁG 158 de 200

161 Fig Capturas del video divulgativo. Estratégias arquitectura bioclimática Fig Sombreamiento de fachadas Norte y cubierta a primeras horas de la mañana DRAGADOS Fig Sombreamiento de fachadas Sur y cubierta en las últimas horas de la tarde. DRAGADOS, a través de su Servicio de Imagen englobado dentro de la Dirección de I+D+i, ha realizado un seguimiento de la rehabilitación del C-DdI del CEDER situado en Soria. DRAGADOS ha realizado varias visitas al C-DdI y ha contado con la colaboración de SEIS para recopilar abundante información gráfica de las singularidades con las que cuenta el edificio del CEDER tanto en temas bioclimáticos como de instalaciones (Nuevas fachadas ventiladas de GRC, parasoles intermedios y doble pérgola metálica de soporte a los sistemas térmicos y radioconvectivos, sistemas automáticos de humectación y chimeneas solares, máquinas de frío solar, caldera y silo de biomasa, emisor lunar, pinchazos geotérmicos, sistema de monitorización y control, etc.) PÁG 159 de 200

162 Dragados ha participado también otras actividades de difusión del proyecto ARFRISOL como por ejemplo la realización de una ponencia a en el I Congreso ARFRISOL celebrado en Roquetas de Mar (Almería) mediante la presentación de una ponencia con título Técnicas disponibles para la reducción de la demanda energética en las instalaciones en Edificación llevada a cabo por el Jefe de Servicio de Instalaciones de la Dirección Técnica de DRAGADOS. En dicha ponencia se trataron las diferentes estrategias que pueden llevarse a cabo para mejorar la eficiencia energética de las instalaciones de los edificios, siendo éstas básicamente: Reducción de la demanda Selección apropiada de subsistemas de instalaciones. Empleo de energías renovables Adicionalmente se participó en la elaboración de otra ponencia presentada en el congreso de título GRC y rehabilitación energética realizada por el jefe de obra del C-DdI CEDER, Francisco Matellán. En este caso se aportó información para presentar una herramienta software de planificación en 4D desarrollada dentro del SP6 (CEDER) de ARFRISOL en anualidades anteriores. Como actividad adicional de difusión de los resultados del PSE-ARFRISOL, DRAGADOS como coordinador del PSE INVISO, organizó el pasado 16 de Diciembre de 2009 una Jornada sobre la I+D+i EN EDIFICACIÓN SOSTENBLE. En dicha jornada se invitó tanto a Mª del Rosario Heras (Coordinadora del Proyecto ARFRISOL) que realizó una ponencia titulada El Proyecto ARFRISOL: Arquitectura bioclimática y frío solar, como a Emilio Mitre (Arquitecto del C-DdI del CEDER) que fue sustituido finalmente por su compañero Carlos Expósito y realizó una ponencia titulada Rehabilitación de alta eficiencia energética. Edificio CEDER. La jornada se celebró en el salón de actos del Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja con gran éxito ya que se completó el aforo (150 personas) con la asistencia de profesionales del sector a nivel empresarial y académico. FCC FCC participa en el I Congreso Arfrisol de Roquetas de Mar con la ponencia Construcción bioclimática. La visión de la constructora dentro del área temática PROYECTOS DE EDIFICIOS SOSTENIBLES. Los Contenedores Demostradores de Investigación (edificios de oficinas singulares) del PSE-ARFRISOL y cuyo resumen es el siguiente: Tras la experiencia vivida por FCC Construcción como participante en el subproyecto SP5 (BARREDO) del PSE-ARFRISOL en su papel de constructora, parece adecuado tratar de resumir y compartir las dificultades derivadas de las particulares características en la construcción de un C-DdI como este, tan diferente de un edificio convencional. La labor de ARFRISOL no se queda solamente en demostrar su alta eficiencia energética, sino que su verdadero objetivo es lograr que sus pautas de diseño, se implanten en el mundo de la construcción y se acepten como habituales, desterrando el concepto actual de edificación convencional y dar paso a una edificación mucho más sostenible. El desarrollo de este proyecto ha enfrentado dos mundos muy distanciados y muy diferentes como son el de la construcción y el de la investigación ( constructores contra científicos?) y los dos han tenido que adaptarse el uno al otro para conseguir una nueva situación de equilibrio y poder culminar la construcción del C-DdI con éxito. Y si bien la parte científica irá desapareciendo poco a poco en este camino de adaptación a las nuevas pautas PÁG 160 de 200

163 de construcción, esta habrá de colaborar para conseguir que esta transición se lleve a cabo de la forma menos traumática y más rápida posible. En la construcción bioclimática aparecen simultáneamente, y estos para quedarse, multitud de nuevos agentes no habituales en el mundo de la construcción que aportan nuevos conocimientos tecnológicos que si bien ya se conocían en el mundo de la construcción, no se encontraban realmente implantados, tales como los fabricantes y desarrolladores de paneles solares, máquinas de absorción, calderas de biomasa, etc... Todas con un componente de investigación poco habitual en el mundo de la construcción. La situación es la misma que el choque con el mundo científico: una necesidad de adaptación y colaboración entre dos mundos con formas de trabajo diferentes, con una gran inercia y difícil adaptación al cambio. Resumiendo: ante la necesidad de reducir el consumo energético, se introducen nuevas reglas en el mundo de la construcción provocando un desequilibrio que habrá que contrarrestar para conseguir el objetivo deseado: SOSTENIBILIDAD. OHL OHL ha potenciado la difusión del PSE ARFRISOL de una manera transversal en sus diversas actividades e intervenciones en congresos, conferencias y jornadas relacionadas tanto con la sostenibilidad y eficiencia energética en la edificación como con la I+D+i, en las que han participado diversos departamentos centrales de la organización como la Dirección Técnica, la Dirección de Investigación y Desarrollo o la Dirección Corporativa competente en labores de Comunicación y Difusión. Pueden destacarse el CONAMA en el Palacio de Congresos de Madrid y las Jornadas sobre Rehabilitación y Eficiencia Energética en la Edificación en el Ministerio de Fomento. La descripción detallada de los trabajos realizados en el SP3 (ED 70-CIEMAT), una vez concluido el contenedor, fueron incorporados en un número de la revista trimestral TECNO, de amplia difusión tanto interna, para todo el personal del grupo constructor, como externa hacia clientes y direcciones facultativas de contratos de arquitectura e ingeniería. El SP3 (ED 70-CIEMAT) está igualmente incluido dentro del conjunto de construcciones enmarcadas en el ámbito de I+D+i de OHL, difundiéndose a través de la propia WEB corporativa de acceso público. SOLIKER (Antes GRUPO UNISOLAR) Soliker ha llevado a cabo las acciones de difusión de los trabajos realizados en Arfrisol a través de dos instrumentos: artículos técnicos y conferencias de difusión, totalizando más de 30 actuaciones en foros muy diversos y recogidos en la documentación de referencias recogida específicamente en el SP8 (I+D SISTEMAS). Este tipo de documento suele ser muy específico para especialista y se refieren a publicaciones técnicas. Adicionalmente, y dado que se dispone de una fábrica bien instrumentada, casi de tamaño de laboratorio, y en la que se desarrollan productos de mercado con innovación, a la misma acuden de todas las latitudes y en las mismas se enseñan aquellas instalaciones relacionadas con la tecnología de frío solar y haciendo por tanto una gran difusión de la tecnología, del proyecto y en especial sembrando comercialmente para avanzar en este campo. Sin duda, en cuanto a difusión, la elaboración del libro sobre frío solar publicado por la Comunidad de Madrid a través de la agencia de energía Fenercom, con una tirada de libros y distribuidos de forma extensa ha producido un efecto importante. Soliker participó en el diseño del mismo señalando aquellos temas de mayor difusión y aportando su experiencia en este tipo de publicaciones. PÁG 161 de 200

164 SUBPROYECTO 10: Puesta en marcha, operación, mantenimiento y mejora de las instalaciones En cumplimiento del objetivo de este subproyecto, que es la Puesta a punto, Operación, Mantenimiento, Mejora y Optimización de las diferentes instalaciones que tienen los 5 C-DdI s desarrollados en el PSE-ARFRISOL, comprobando desde un punto de vista global, desde los sistemas más comerciales hasta los diferentes sistemas específicos y experimentales construidos e instalados en cada uno de ellos, se han realizado las acciones resumidas a continuación y que están desarrolladas y especificadas detalladamente en la Memoria Final de este subproyecto. Este subproyecto, axial como el siguiente SP 11, se aceptó y comenzó en 2008 cuando en la marcha del PSE-ARFRISOL se vio la importancia de llevar adelante el cumplimiento de los objetivos respectivos en los 5 C-DdI. Después de estar concluida la construcción de cada uno de los 5 contenedores - demostradores de investigación y realizada la comprobación inicial del funcionamiento de los diferentes sistemas que conforman las instalaciones, tanto las solares como el acoplamiento con las convencionales, (considerando que en dos de ellos se tienen además calderas de biomasa especificas para cada uno), se han realizado las tareas de investigación necesarias para el análisis del funcionamiento y optimización de las instalaciones. Se ha realizado en primer lugar la puesta a punto de las instalaciones de climatización, realizando los protocolos concretos y específicos para el mantenimiento de las mismas con el objeto de obtener confort y ahorro de energía en las zonas interiores de los C-DdI s. A lo largo del subproyecto se han llevado a cabo las acciones necesarias para garantizar un uso racional de la energía, salvaguardar la vida útil y la seguridad de la instalación además de contribuir a la protección del medio ambiente, verificando que todos los equipos e instalaciones son capaces de realizar las prestaciones señaladas por los distintos fabricantes y las previstas en los respectivos proyectos técnicos, para posteriormente realizar los ajustes necesarios para conseguir su total adaptación al C-DdI en el que se encuentran ubicadas, sin menoscabar las condiciones sin menoscabar las condiciones de salud y los niveles de confort de los usuarios del C-DdI Para lograr todo esto, se ha actuado sobre las instalaciones, definiendo, analizando evaluando y modificando los mecanismos de información e interacción de los distintos elementos de la instalación con el personal encargado de su mantenimiento. Esto se ha conseguido con la ejecución de las siguientes fases: Fase 10 a: Puesta a punto de las diferentes instalaciones (solares, convencionales y biomasa), así como el control de las mismas. Fase 10 b: Elaboración de los protocolos que determinan el mantenimiento de las diferentes instalaciones. Fase 10 c: Propuesta de mejora del funcionamiento de las diferentes instalaciones de los 5 C-DdI s. Fase 10 d: Propuesta de optimización del funcionamiento de las diferentes instalaciones de los 5 C-DdI s. El responsable del subproyecto ha sido el Jefe del Grupo de Análisis Energético de Edificios, D. José Antonio Ferrer Tevar. Los socios participantes en este subproyecto, han sido los siguientes, resumiéndose su participación como se describe a continuación: PÁG 162 de 200

165 CIEMAT Las actividades realizadas por el CIEMAT, dentro de las previstas en el Subproyecto 10, agrupadas por fases, han sido: Fase 10 a: Puesta a punto de las diferentes instalaciones (solares, convencionales y biomasa), así como el control de las mismas Coordinación y supervisión de las tareas de inventariado de todos los equipos, la redacción de los Libros del Edificio y la recopilación de la información sistémica y de las interacciones entre los diferentes subsistemas que componen las instalaciones. Validación de los diseños y seguimiento del funcionamiento. Coordinación de las tareas de puesta en marcha de las instalaciones, incluida la puesta en marcha, mediante videoconferencia, del C-DdI de Soria. Especificación, diseño y actualización periódica de los mecanismos de interacción hombre-máquina-información en el proyecto y coordinación de la formación de los equipos de mantenimiento y los usuarios. Diseño de un protocolo estándar para el seguimiento de las incidencias, incluida la especificación para el diseño de una plataforma web de seguimiento de las incidencias. Especificación y coordinación de las auditorias del funcionamiento de las instalaciones. Desarrolló de una metodología de especificación y diseño de las memorias de funcionamiento basadas en el uso de diagramas de flujo. Diseño e implementación de una base de datos unificada con la información de los sistemas de control de todos los C-DdI del proyecto. Coordinación de los trabajos de integración, vía software, de equipos de producción y circulación (máquinas de absorción y bombas), y desarrollo de una pasarela de comunicaciones para la integración avanzada de estas máquinas. Fase 10 b: Elaboración de los protocolos que determinan el mantenimiento de las diferentes instalaciones. Coordinación y participación en los trabajos de revisión de la información as built entregada. Coordinación de los trabajos de definición de los planes de mantenimiento preventivo de las instalaciones. Coordinación de los trabajos de desarrollo para la implementación del protocolo de seguimiento de incidencias en una herramienta web. Análisis del uso de los elementos de instrumentación para automatizar, a través del sistema de control, el mantenimiento predictivo de la instalación. Diseño y coordinación de los trabajos de ampliación de la instrumentación de las instalaciones. Definición y coordinación de los trabajos de implementación de una herramienta software encargada de la publicación de los datos históricos del sistema de control en la web del proyecto. Diseño, desarrollo e implementación de algoritmos automáticos de mantenimiento y sincronización de la base de datos centralizada y las bases de datos locales. Diseño, desarrollo e implementación, utilizando herramientas de bussiness intelligence, de algoritmos de cálculo de balances energéticos en las instalaciones y su publicación en forma de informes accesible también vía web. PÁG 163 de 200

166 Fase 10 c: Propuesta de mejora del funcionamiento de las diferentes instalaciones de los 5 C-DdI s. Definición e implementación de un protocolo para el seguimiento de las incidencias y trabajos relacionados con el mantenimiento correctivo de las instalaciones. Conexión de todas las instalaciones (sistemas SCADA y controladores) a un nodo central, redundante para asegurar la disponibilidad, para dar un soporte centralizado a todos ellos. Reprogramación de SCADA s y controladores para adaptarlos a los cambios necesarios derivados de los trabajos de mejora. Definición, coordinación, supervisión del montaje y validación de la puesta en marcha de las mejoras propuestas y aceptadas. A continuación se incluye una breve relación de las mejoras llevadas a cabo en cada uno de los Subproyectos: o Subproyecto 3. - Conexión del retorno del circuito de recirculación de ACS a la instalación solar térmica. - Rediseño de la conexión eléctrica del campo solar fotovoltaico e instalación de un segundo inversor. - Sustitución de las válvulas de seguridad y conducción de la salida de estas hacia un depósito para la recuperación del anticongelante utilizado. - Instalación de puntos de agua en cubierta, para la limpieza estacional de los captadores. - Sustitución del aerotermo e instalación de un variador de frecuencia en la alimentación de este que permita adaptar el funcionamiento a las necesidades de la disipación. - Mejoras en la instalación de fontanería del circuito primario solar: instalación de válvulas de equilibrado, sustitución de los manguitos flexibles, instalación de válvulas de corte en la cubierta, sustitución del depósito de llenado - Ampliación en el sistema de seguimiento y evaluación de las instalaciones mediante nuevos elementos sensores. o Subproyecto 4. - Instalación de una nueva bomba de calor, de potencia nominal menor y mucho más próxima a la demanda real del C-DdI, y otro tipo de condensación (por agua en lugar de por aire). - Instalación de un nuevo sistema de intercambio con el terreno, mediante pozos verticales, como alternativa a la torre de refrigeración como sumidero de calor. - Ampliación del sistema de monitorización de sistemas, instalando nuevas sondas y caudalímetros. o Subproyecto 5 En los sistemas pasivos: - Aumentar el aislamiento de la parte inferior del forjado de piso del despacho de dirección - Sustituir la vidriería del despacho de dirección que estaba constituida por vidrios de doble hoja con cámara al vacío, por vidrios de triple hoja con dos cámaras al vacío. PÁG 164 de 200

167 En cuanto a los sistemas activos: - Incremento de los sistemas horizontales de intercambio energético con el terreno, mediante la realización de 8 pozos verticales de doble tubo y 100 m de profundidad. - Instalación de una nueva caldera de biomasa, con una potencia nominal más adecuada a las necesidades reales de la instalación y una gestión más automática, de manera que ambas calderas puedan trabajar en paralelo. - Ampliación del sistema de monitorización. - Sustitución de dos grupos hidráulicos completos. (Para una explicación exhaustiva de dichas mejoras, existe un informe final de las mismas que se ha unido al Informe Final del Subproyecto 10, SP10-BARREDO.) o Subproyecto 6. - Integración vía software del control de los variadores las bombas de circulación electrónicas, al sistema de gestión técnica centralizada del C-DdI. Fase 10 d: Propuesta de optimización del funcionamiento de las diferentes instalaciones de los 5 C-DdI s. Especificación y selección de un sistema de control unificado para todo el proyecto. Coordinación de la implementación de las siguientes mejoras, en cuanto a la regulación y el control: - Plataforma específica (hardware/software) que permite la integración de las máquinas de absorción en el sistema de control de C-DdI. - Desarrollo, y puesta en funcionamiento, de un mecanismo de intercambio de información en tiempo real, vía software (basado en Labview y OPC), entre los sistemas de monitorización y control. Universidad de Almería (UAL) Se ha trabajado en la adquisición y tratamiento de datos experimentales relacionados con el funcionamiento de las máquinas y el balance energético de los CDd-I; en la identificación de los parámetros necesarios para hacer un seguimiento de las condiciones reales de funcionamiento, se realizan auditorías energéticas que permiten el revisar y reajuste de los programas de simulación. También se trabaja en el análisis de las estrategias de control implementadas, tanto los parámetros de los lazos de regulación como la coordinación entre los diferentes subsistemas y desarrollo de nuevos algoritmos de control. Como mejoras a la instalación original se instaló un sistema de evacuación de calor procedente de la torre de refrigeración con agua procedente del subsuelo. Para ello se realizaron dos pozos un de evacuación y otro de inyección. También se instaló una bomba de calor geotérmica de 30 kw para refrigerar la nave principal del C-DdI. Es una bomba de calor convencional donde el calor residual se enfría con tubos enterrados en el terreno. Tras la puesta en marcha del sistema de monitorización del C-DdI-SP2 (CIESOL) y del sistema de refrigeración solar, se procedió a realizar un análisis bibliográfico en profundidad de técnicas de control de confort en C-DdI s. Tras dicho análisis, se consideró necesario mejorar las posibilidades de control en algunas estancias del C-DdI CIESOL (laboratorios y sala de reuniones), puesto que el único grado de libertad para control era la actuación sobre los fan-coils. En ese sentido, se decidió automatizar la apertura y cierre de ventanas y persianas, con la finalidad de influir sobre el ambiente interno de estas estancias. PÁG 165 de 200

168 Además se realizo la optimización del mantenimiento y mantenimiento preventivo de la instalación, realizando a su vez las siguientes acciones: - Realización de modelos de caja negra útiles para control de confort en estancias del C- DdI. - Análisis de variables que influyen en el control del confort y aumento de grados de libertad en dicho control. - Análisis del confort de los laboratorios y establecimiento de consignas de confort. Instalaciones para mejorar el control del ambiente en los recintos: análisis de las posibilidades que permitieran disponer de un número mayor de grados de libertad para el control del laboratorio, en concreto en la sala de juntas (automatización de la apertura/cierre de las 3 ventanas y de las 3 persianas venecianas) y en el laboratorio 6 (automatización de la apertura/cierre de la ventana y de la persiana). Universidad de Oviedo (UNIOVI) Se ha colaborado en la monitorización y optimización del funcionamiento del sistema de calefacción auxiliar por combustión de biomasa del C-DdI de la Fundación Barredo en San Pedro de Anes. Establecidos previamente los puntos de muestreo y control de temperaturas, se han llevado a cabo los siguientes protocolos: - Seguimiento de las temperaturas en la caldera - Optimización de caudales de aire de la combustión - Estimación de consumos de combustibles - Determinación de partículas en suspensión mediante opacimetría - Análisis del aislamiento térmico mediante radiometría térmica - Determinación química de la acidez de las aguas de condensación - Determinación química de la alcalinidad del agua fluido térmico del circuito de calefacción. Se han caracterizado también en operación los distintos combustibles empleados y los residuos producidos (cenizas, hollines, residuos del ciclón, pellets de combustión incompleta, residuos quemador, residuos intercambiador, residuos pasante ciclón), utilizando las técnicas y los análisis detallados en el apartado correspondiente a técnicas de laboratorio (SP8 (I+D SISTEMAS)). En este Subproyecto se han establecido criterios para obtener los mejores resultados operativos en la caldera, particularmente la optimización de la relación combustible comburente. Actualmente, ya en fase de transferencia de resultados y conocimiento al personal directamente contratado por la Fundación Barredo, el personal de la UNIOVI continúa con el seguimiento analítico de las emisiones. Por otro lado, se ha desarrollado un procedimiento de mantenimiento y mejora del banco de ensayos de frío solar, con el fin de asegurar un adecuado funcionamiento de la instalación, además de transmitir los problemas surgidos, y su posterior solución, como herramienta de aprendizaje sobre las instalaciones reales de refrigeración por absorción, englobando los siguientes apartados: Calendario de mantenimiento periódico. Gestión de incidencias y obtención de criterios de mejora. PÁG 166 de 200

169 Se ha mejorado el sistema de control de la caldera del banco de ensayos, instalando un regulador de potencia electrónico de tiristores que funciona según el modo de tren de ondas completo. Este sistema permite el control analógico de uno de los escalones de la caldera, pudiéndose aportar la potencia de base con las otras resistencias, y hacer un ajuste fino con la que controla dicho equipo. FUNDACIÓN BARREDO Tras ocupar el C-DdI y realizar las actividades inherentes al Centro de Ensayos de Fuegos y Ventilaciones en Túneles de San Pedro de Anes, en el cual se incardina el C-DdI como edificio de administración y servicios. El Centro está operado por la empresa TST, S.A. Por el Patronato de la Fundación se consideró lógico y además como más viable técnicamente, subcontratar a la citada empresa las operaciones relativas a la puesta en marcha, toda vez que ocupar el C-DdI y su puesta en marcha, tenían que ser actividades paralelas, como así ocurrió. Hay que tener en cuenta que la ocupación del C-DdI, no es una mera ocupación de despachos, sino es llevar todo el complejo sistema de control y de toma de datos del túnel de ensayos y resto de las instalaciones del nuevo C-DdI, añadiendo más complejidades al ya complejo sistema de control y monitorización propia. Esto se traduce como es obvio en horas de los técnicos y personal auxiliar de TST que de acuerdo al contrato firmado se facturan a la Fundación Barredo. Se han detectado incidencias y mejoras a lo largo del periodo de trabajo, de las cuales como ejemplo se pueden señalar: - Se detecta que falta el calorifugado de la ampliación del circuito de aporte de calor a los climatizadores donde se ha instalado la nueva válvula de dos vías. - Se detecta que el circuito de aporte de agua fría al suelo radiante no recibe caudal. El problema radica en que la pérdida de carga del depósito es mucho menor que la del intercambiador, por lo que el agua no circula por esta parte del circuito si no se cierra la válvula manual del retorno del depósito. Es decir, el circuito no está correctamente equilibrado. - Opciones de mejoras en diseño bioclimático (aislamiento, ventanas, puentes, etc) en el ala del despacho de dirección Indicar también, que además de los lógicos problemas de toda puesta en marcha, a esta se añade la complejidad propia de este C-DdI, que se ha desarrollado conjuntamente por el personal de la UNIOVI y del CIEMAT. ACCIONA ACCIONA ha generado para el SP10 (PUESTA EN MARCHA) la documentación necesaria en materia de mantenimiento y uso del C-DdI así como la documentación generada durante la puesta en marcha sobre el sistema de control del C-DdI para su modificación durante las fases del SP10, facilitando de esta manera las necesidades de refinamiento futuras o implementación de nuevas estrategias de control de las instalaciones. Por otro lado ha colaborado con el resto de socios del SP10 (PUESTA EN MARCHA) en la transferencia de la información y experiencias de la puesta en marcha sobre el control del Sistema de Gestión Técnica así como participando en la elaboración de las propuestas de mejora a implementar en el marco del SP10. Por ultimo, ACCIONA ha llevado a cabo jornadas de formación con los responsables de mantenimiento y gestión de C-DdI SP4 (PSA), así como jornadas de información a los usuarios para concienciarles en el correcto uso del C-DdI para alcanzar los objetivos energéticos del proyecto ARFRISOL. PÁG 167 de 200

170 DRAGADOS-SEIS El trabajo desarrollado por DRAGADOS en este SP ha consistido principalmente en la recopilación de toda la información relativa a las instalaciones del C-DdI del CEDER, con el fin de facilitar todas las tareas de puesta en marcha y mantenimiento de dichas instalaciones. Dicha recopilación se ha plasmado en un completo informe sobre las instalaciones del C-DdI del CEDER que, debido a su extensión, se presenta como Anexo I. Se presenta también como Anexo II un CD con toda la relación de equipos y subsistemas que componen las instalaciones del C-DdI. Adicionalmente, DRAGADOS y SEIS han colaborado en la puesta a punto de las diferentes instalaciones (solares, convencionales y biomasa), así como el control de las mismas y la elaboración de los protocolos que determinan su mantenimiento. FCC FCC recopila toda la documentación referente a las instalaciones del C-DdI SP5 Fundación Barredo para facilitar la puesta en marcha y operación del mismo, colaborando con el CIEMAT y la Fundación Barredo para superar los singulares problemas de la puesta en servicio de un edificio de estas características dotado de singulares sistemas de aprovechamiento energético y que están fuera de los procedimientos habituales funcionamiento. OHL Tras la conclusión de la ejecución del contenedor, OHL ha aportado toda la documentación técnica requerida para la puesta en marcha, el commissioning y la posterior labor de conservación y mantenimiento del contenedor en su fase operativa. Durante la fase en monitorización y funcionamiento OHL ha colaborado con el CIEMAT y las empresas tecnológicas en labores de ajuste y de resolución de problemas y mejoras en las instalaciones convencionales y su acople con las instalaciones solares prototipo, de manera que su funcionamiento adoptara el óptimo posible para la generación y cuantificación de los resultados previstos en el diseño. 9 REN (Antes Gamesa Solar) TÉRMICA Las pruebas de puesta en marcha realizas sobre las instalaciones térmicas fueron: PRUEBAS PARCIALES 1 Pruebas de equipos. 2 Pruebas de estanquidad de redes hidráulicas. A) Preparación y limpieza de redes de tuberías. B) Prueba preliminar de estanquidad. C) Prueba de resistencia mecánica. 3 Pruebas de libre dilatación de los circuitos. 4 Comprobaciones eléctricas. D) Comprobación de la alimentación general del cuadro. E) Comprobación de las bombas de recirculación. F) Comprobación del sistema de llenado. G) Comprobación de las válvulas electrónicas. H) Comprobación de las sondas. I) Comprobación de los contadores. PÁG 168 de 200

171 PRUEBAS FUNCIONALES 1 Prueba de circulación del fluido. 2 Ajuste del caudal de los circuitos. Equilibrado de los circuitos. 3 Pruebas de accesorios. PRUEBAS FINALES 1. Prueba de funcionamiento o calentamiento. 2. Comprobación del control y la monitorización. Funcionamiento conjunto Instalación Solar Térmica y resto de Instalaciones Térmicas de los Edificios. FOTOVOLTAICA El procedimiento para la puesta en marcha de la instalación fotovoltaica consiste, básicamente, en poner en funcionamiento el inversor para lo cual se deberán realizar las siguientes tareas: 1. Verificar que las tensiones tanto de continua a la entrada del inversor como de alterna en el punto de conexión (CGP) se encuentran dentro de los rangos adecuados 2. Colocar el interruptor DC incluido en la caja de paralelos de continua en la posición ON (cerrado) 3. Colocar el interruptor de AC incluido en el cuadro de protección a la salida del inversor en la posición ON (cerrado) Una vez cerrados los interruptores de continua y alterna, el inversor, si no existen irregularidades debidas a la verificación de los parámetros de la tensión y frecuencia de red, comienza de forma automática la secuencia de conexión a la red. Una vez el inversor está en servicio se produce la inyección a la red de la energía generada por la instalación fotovoltaica. SOLIKER (Antes GRUPO UNISOLAR) El SP10 (PUESTA EN MARCHA) fue propuesto y aprobado para llevar a cabo la puesta a punto de las instalaciones puestas en marcha en los 5 C-DdI, y en este sentido modificar y revisar aquellos elementos que hayan podido presentar dificultades de funcionamiento e integración, y especialmente en lo referido al ajuste de la gestión en la integración de los subsistemas y que conlleve una mejora de la eficiencia del conjunto, teniendo en cuenta la diferente climatología y uso de los C-DdI s contemplados. Así, SOLIKER (antes GRUPO UNISOLAR) ha aportado esfuerzo y soluciones en este SP habiendo realizado las siguientes actuaciones: Asesoramiento en el ajuste de la forma de conducir, de gestionar, a la vista de los datos obtenidos y experiencia de O+M a lo largo de casi dos años en el C-DdI CIESOL, participando junto con los equipos de monitorización y operación para definir los puntos de consigna más acertados, especialmente en el cambio estacional y proponiendo alguna modificación que debería llevarse a cabo en relación a la integración y funcionamiento por interferencia física entre el campo de generación fotovoltaico y los sistemas de evacuación de calor instalados en la azotea. Además se han propuesto en relación al tratamiento de datos de la monitorización que se lleva a cabo en la instalación, alcanzar una síntesis en el tratamiento de la mismos para caracterizar en los términos de precisión que una instalación real de este tipo puede alcanzarse rendimientos de las instalaciones, COP de las máquinas de absorción, con cierto valor estacional. PÁG 169 de 200

172 La instalación del C-DdI SP3 sede central del CIEMAT, al estar incluida en un edificio de mucha actividad investigadora las instalaciones han sido en general muy exhaustivas con fuertes redundancias en equipos, accesorios de aislamiento, etc. SOLIKER (antes GRUPO UNISOLAR) en este C-DdI colabora para establecer los puntos de consigna y el establecimiento de los niveles de alarma y disparo, así como los parámetros de los bucles de control. El ajuste de los bucles de disipación ha sido realmente la parte más crítica, señalando un cierto desequilibrio en potencia. El estudio de datos obtenidos del monitoring debe señalar la estrategia más adaptada a las condiciones de este C-DdI. En este demostrador también se van a implementar algunas correcciones en relación al aislamiento de sistemas y especialmente se van a duplicar las señales internas que gobierna la circulación en la máquinas de absorción al ordenador de proceso donde reside el programa que debe gestionar la carga/descara del sistema de frío solar. La necesidad de disponer de un caudalímetro de precisión, sensibilidad dentro del rango real de funcionamiento, hace que algunas modificaciones se lleven a efecto por diversas causas; pero la mayor es el coste de desplazamiento (tanto material como en horas hombres equivalente ocupadas) a algunos C- DdI. La puesta en marcha del C-DdI PSA, ha llevado consigo una serie de experiencias muy interesantes en relación al funcionamiento de los equipos, pero se han detectado una serie de incidencias que es necesario revisar. Entre ellas se destacan: imposibilidad de direccionar los cinco equipos de absorción, desconociendo el sistema central de gestión el estado de carga de cada uno de ellos; la potencia de los equipos de climatización ha resultado sobredimensionado; la imposibilidad de realizar pequeñas labores de mantenimiento de una parte de la instalación, principalmente por falta de seccionamiento; la existencia de pequeñas modificaciones en el trazado queda imposibilitada por lo amontonado del rack de tuberías, por lo que posiblemente la solución sea acometer un trazado más abierto con más espacio para labores de mantenimiento, entre otras; los puntos de consiga se han podido ir ajustando especialmente en relación al punto de rocío y se ha logrado una integración bastante equilibrada y que puede ir mejorándose; los sistemas radio-convectivos han sido probados con éxito para disipar el calor del campo captador ya que en agosto la oficina no se utiliza y el calor debe ser disipado al exterior para mantener la temperatura de estancamiento por debajo de un valor dado (60º C), evitando una descarga de energía con coste energético (torre de refrigeración, bombas, etc.). Por todo ello, en este C-DdI en 2009 se hizo un estudio sobre sistemas de disipación estacionales geotérmicos, de forma que pueda almacenarse una importante cantidad de calor en el terreno que pueda ser reversiblemente utilizada. En relación al C-DdI de la Fundación Barredo debe señalarse que se han puesto en marcha con cierta facilidad, aunque la instalación de biomasa requiere un ajuste importante para evitar la entrada-salida intempestiva. El resto de los equipos han sufrido algunas disfunciones como la de control de caudal sobre el de velocidad de bombas que se desajusta repetidamente, función estudiada al objeto de mejorar la histéresis del sistema. El disipador geotérmico es un elemento que requiere un esfuerzo especial de control y coordinación con el resto de los sistemas, especialmente hasta que se pueda determinar vía experimental la potencia real de disipación. Así mismo el sistema de control del suelo radiante se establece en función de la propia respuesta del C-DdI una vez puesta en marcha de forma continua, pues los parámetros inerciales (aún calculados con precisión) hay que obtenerlos experimentalmente. El libro de mantenimiento se ha establecido con algunas incógnitas sobre la integración solar-biomasa y que hacen del proyecto un elemento principal para la estrategia en función de las condiciones climatológicas, entre otras. Por ultimo en el C-DdI CEDER las instalaciones están siendo puesta en marcha, son más complejas que el resto puesto llevan además disipadores radio-convectivos de refrescamiento nocturno de estructuras muy dependientes de la climatología local, y que aunque este factor es un elemento critico del proyecto en relación a la evaluación diversa del PÁG 170 de 200

173 funcionamiento de los equipos de frío, el SOLIKER (antes GRUPO UNISOLAR) interviene en el papel de asesoramiento y apoyo a los ejecutores materiales de las obras, constructores e ingenierías, y a los suministradores de los sistemas de control y regulación. Por ello, el inicio de la puesta en marcha y de la explotación debe extraerse alguna experiencia para especificar el libro de mantenimiento de la instalación. Por todo ello, el SOLIKER (antes GRUPO UNISOLAR) ha colaborado con todos los responsables de los C-DdI al objeto de determinar las condiciones de operación mas adecuadas en cada emplazamiento y adaptada a la climatología especifica. La operación continua de las instalaciones va a producir gran cantidad de datos de forma de que a partir de su análisis puedan deducirse normas de funcionamiento y mantenimiento y, especialmente experiencias generales para el diseño de instalaciones de frío solar. Además Soliker como empresa designada en el desarrollo de los C-DdI de ser la responsable de los esquemas de principio, dimensionado general, ha sido también la responsable de analizar y en su caso proponer y coordinar las acciones en el diseño de las instalaciones activas, ha participado activamente en el desarrollo de soluciones a determinadas disfunciones o rigideces en la operación de los equipos surgidos tras la puesta en marcha de algunas instalaciones. En el fondo se trata de ajustes de potencia de equipos y en algunos casos mejora en los sistemas de gestión. Así, en el C-DdI de la PSA se ha participado activamente en las modificaciones necesarias para permitir mejorar la flexibilidad de la gestión de un sistema tan complejo pues además de las potencias que implican las necesidades de climatización derivadas de un edificio tan importante, se ha introducido los sistemas de disipación geotérmico que eliminen el uso de las torres de refrigeración, especialmente por fuerte contaminación de polvo que obligan mantenimientos intensos y a la necesidad de demostrar las posibilidades de funcionar sin consumo de agua en climatologías adversas. En relación a la operación de las instalaciones en la Fundación Barredo ha sido necesario analizar si las especificaciones de operación de los diferentes subsistemas estaban adecuadamente ajustadas. Este mismo asunto ha sido realizado para el caso del C-DdI del CIEMAT E-70 en la que fue necesario programar con otros criterios la entrada/salida de máquinas de absorción. En el caso de las instalaciones del CEDER en Soria, el ajuste de los diferentes equipos, especialmente las máquinas de absorción, planteaba problemas de comunicación entre las diferentes máquinas y el programa de arranque/paro, habiendo sido necesario hacer una serie de cambios. CLIMATEWELL CLIMATEWELL ha participado en el desarrollo de la puesta en marcha de los equipos de refrigeración solar por absorción correspondientes a la maquinas de absorción de su empresa. Así mismo ha desarrollado nuevos modelos y elementos de funcionamiento y control interno de los equipos que favorezcan el acoplamiento de las máquinas con el resto de los sistemas en cada uno de los 4 C-DdI s implicados SUBPROYECTO 11: Factores Humanos y Sociales CENTRO DE INVESTIGACIÓN SOCIO-TÉCNICA (CISOT-CIEMAT) Los beneficios de la edificación sostenible han sido reconocidos por distintas agencias internacionales (EPA, 2008). Por lo general, es posible hablar de beneficios medioambientales, como la protección de la biodiversidad y los ecosistemas, la mejora de la calidad del aire y del agua, la reducción de residuos, la conservación o la restauración de los recursos naturales; económicos, tales como la reducción de los costes de mantenimiento, la ampliación del mercado de productos y servicios verdes, el aumento de la productividad de los ocupantes y la optimización del rendimiento de su ciclo de vida; y sociales, como la PÁG 171 de 200

174 mejora en el confort y salud de sus ocupantes, la mejora de las cualidades estéticas, la minimización de la presión sobre las infraestructuras locales y la mejora en la calidad de vida en general. Todos ellos constituyen la base de una edificación sostenible. El SP11 ha pretendido dar respuesta a la necesidad del estudio de las dimensiones sociales y humanas vinculadas al desarrollo de las edificaciones bioclimáticas. Se ha perseguido, como meta final, favorecer la toma de decisiones por parte de las entidades de investigación y empresariales implicadas en el proyecto así como alcanzar una mayor visibilidad y difusión pública de la arquitectura en el marco del PSE- ARFRISOL. El subproyecto se ha traducido en tres ámbitos de trabajo: 1. Estudio del efecto de la edificación bioclimática en los usos, niveles de satisfacción y confort de los usuarios de los 5 C-DdI del PSE ARFRISOL. 2. Análisis de las percepciones de los ciudadanos y los actores económicos sobre la edificación bioclimática. 3. Evaluación del impacto en el aula de las Unidades Didácticas elaboradas en el SP9 (DIFUSIÓN) (Real Sociedad Española de Física). La metodología empleada para alcanzar estos objetivos se ha basado en una aproximación integradora que combina métodos de obtención de información cualitativos y cuantitativos. Todos los detalles metodológicos se encuentran recogidos en los respectivos informes. Las conclusiones fundamentales del estudio en las tres áreas son las siguientes: Evaluaciones post-ocupacionales de satisfacción en los demostradorescontendores Las evaluaciones de satisfacción ocupacional han proporcionado evidencias de la existencia de áreas con un buen funcionamiento percibido así como áreas potenciales de mejora. Las especificidades para cada C-DdI han sido reportadas en los respectivos informes. Los resultados de los estudios apuntan a la necesidad de prestar atención a las necesidades de los usuarios así como al estudio de los edificios en funcionamiento. No obstante, la confusión acerca de quién debe asumir esa evaluación posterior, el miedo a reportar fracasos y la responsabilidad sobre éstos, entre otros factores, han dificultado la instauración de esta práctica como parte del procedimiento estándar de construcción de un edificio, siendo su aplicación hoy en día todavía escasa. No obstante, las instalaciones de una organización tienen un papel primordial en la consecución de sus objetivos. Por ello, además de avanzar hacia la eficiencia energética del inmueble, éste también debe satisfacer las necesidades de los usuarios en términos de confort y satisfacción, ya que además de contribuir a una mayor salud fisiológica y psicológica, también influye sobre la productividad de sus ocupantes, pudiéndose entonces considerar un factor económico importante. Los estudios han mostrado una relación entre confort, salud y productividad percibida (Leman y Bordass, 2001). Los usuarios que reportan confort, también tienden a percibir más salud y productividad en el lugar de trabajo. Otros hallazgos informan de la influencia del control personal sobre las variables de confort y productividad. Los edificios que son predecibles térmicamente, se tienden a valorar como confortables. No obstante, la variabilidad térmica ambiental no es una fuente de disconfort si los usuarios tienen control sobre ella y el rango de temperaturas que los usuarios informan como confortables es más amplia cuantas más oportunidades de control sobre ésta tienen. También se ha hallado relación entre el control percibido y la productividad percibida, indicando que a mayor control, mayor productividad. PÁG 172 de 200

175 Estudio de públicos El estudio de las creencias del público no experto sobre la edificación bioclimática muestra la existencia de dos visiones básicas de la edificación sostenible entre: la de una edificación natural, ecológica, sencilla, tradicional; frente a la de una edificación supertecnológica, futurista y lejana. La edificación supertecnológica parece tener una mayor presencia en la discusión. Las placas solares y la domótica son las imágenes más presentes en las discusiones. La percepción de este tipo de edificios es muy positiva pero se vincula a proyectos futuristas y caros, es decir, lejanos a la vida cotidiana de los individuos. La visión de edificación natural o ecológica hace pensar a los individuos en casas tradicionales, que aprovechan elementos sencillos como la orientación o los aislamientos. Este tipo de edificación es más familiar a los individuos y es vinculada a un buen diseño, a una vuelta a las prácticas constructivas sensatas y tradicionales. Los individuos no expertos tienden a enfatizar las dificultades a las que se enfrenta la difusión de este diseño en nuestra sociedad. La percepción de un coste muy alto de estas instalaciones junto con la desconfianza en las prácticas constructivas de la industria de la construcción deriva en una percepción de lejanía del diseño sostenible con respecto a la vida cotidiana de los individuos. Una actitud relacionada es la escasa eficacia personal percibida en relación a la elección de diseños más sostenibles. Los participantes refieren una escasa capacidad de control sobre el diseño de la edificación en la compra y modificación de una vivienda. La calificación energética no aparece en ninguna de las discusiones. Si comparamos con las compras de electrodomésticos, respecto a la que los participantes expresan un mayor conocimiento y capacidad de control, la elección de medidas de ahorro energético en la compra de una vivienda aparece como un aspecto fuera del control del individuo. En relación con la eficiencia y el ahorro energético en el hogar, los datos más reveladores muestran que pese a la amplia concienciación sobre la importancia del ahorro y la eficiencia energética, existen más reservas y matices sobre las posibilidades de la contribución individual. Más de dos tercios de los encuestados creen tener control sobre la eficiencia de su hogar, pero en la misma medida éstos no creen poder influenciar en el diseño de su vivienda. En torno al 20% de los participantes en la encuesta reconocen tener poco o ningún conocimiento sobre las medidas de eficiencia energética, otro 30% se muestra ambivalente y el 50% restante dice conocer bastante o mucho las medidas de eficiencia energética en el hogar. Respecto al comportamiento de ahorro, los datos de la encuesta muestran que las actitudes pro ambientales apenas tienen impacto en el comportamiento ahorrado. En cambio, la responsabilidad individual percibida ante la reducción de los impactos del cambio climático, con un coeficiente de regresión estandarizado de y la concienciación sobre el problema del cambio climático, con 0.22, sí que son elementos explicativos de los comportamientos en pro del ahorro y de la eficiencia energética. La variable con más poder predictivo es el conocimiento autopercibido sobre ahorro energético, que controlados los efectos de las otras variables, obtiene un coeficiente de regresión de Estudio de expertos Un estudio realizado por el World Business Council for Sustainable Development en el año 2008 identificó como principales barreras dentro de la industria: la infraestimación de los profesionales respecto a la contribución de los edificios en el cambio climático, la sobreestimación del coste de la reducción energética, la falta de conocimiento, de experiencia y de liderazgo en edificación sostenible, la falta de aceptación del entorno empresarial, el apoyo corporativo y el compromiso personal. Este mismo estudio señala que superar las barreras a las que se enfrenta la edificación eficiente será necesaria la implicación de la administración pública, la elaboración de políticas incentivadoras y de apoyo, junto con un PÁG 173 de 200

176 marco regulador que exija el cumplimiento de los principios de eficiencia energética en edificios, así como una mayor difusión entre todos los actores implicados. Los datos obtenidos para España a partir del estudio de expertos muestran que: Los expertos muestran una actitud general hacia la edificación sostenible bastante o muy positiva. Admiten que entre los profesionales del sector de la edificación existe poca conciencia sobre el efecto de la edificación en el cambio climático y sobre el potencial de ahorro del sector. Los expertos consideran que la edificación sostenible se encuentra en una fase de desarrollo inicial en la actualidad, con retraso destacable respecto a otros países de la Unión Europea. Creen que existen barreras importantes que frenan un desarrollo más rápido de la edificación sostenible: de tipo económico (creencia sobre altos costes, priorización de la rentabilidad económica), políticas-estratégicas (regulación insuficiente, falta de apoyo del entorno corporativo), personales (falta de comunicación y cooperación entre profesionales, baja implicación, falta de conciencia) y sociales (baja demanda por parte de los consumidores). Las principales ventajas que se señalan son de tipo económico (reducción del gasto energético) y medioambiental (reducción contaminación). Los expertos muestran cierto optimismo con respecto a la edificación sostenible. Evaluación de las Unidades Didácticas La aplicación del cuestionario para alumnos (N=313) aportó los siguientes resultados. Al preguntar a los alumnos por la utilidad, dificultad y agradabilidad de las UD s, al conjunto de estudiantes la temática le ha parecido más útil para la vida diaria que divertida de estudiar y, en términos generales, los contenidos no se perciben como fáciles de comprender. El volumen de conocimientos previos a las UD s sobre la edificación bioclimática tiene un patrón opuesto al comparar los grupos de 4º de ESO y de 1º de Bachillerato. Como es de esperar el grupo más joven tiene menor bagaje sobre este tema que el grupo mayor, donde más del 50% manifiesta disponer de conocimientos previos. La valoración general de la asignatura, Tecnología en 4º de ESO. y Ciencias para el Mundo Contemporáneo en 1º de Bachillerato, muestra un patrón similar al comparar las distribuciones de ambos cursos. Para ambos colectivos alrededor del 75% se siente satisfecho con la materia que han impartido. Si bien la tendencia es ligeramente más positiva en el curso más avanzado, donde la asignatura tiene un perfil más práctico. Cuando se les pide describir un edificio bioclimático destacan aspectos como autoabastecimiento, aprovechamiento de la luz solar, evitación de contaminación, rendimiento energético sin pérdidas, utilización de recursos renovables, paredes reforzadas, buen aislamiento, ventanas aislantes y con tamaño adecuado, orientación adecuada al clima, introducción de placas solares y vegetación y jardines. Como principales inconvenientes se resalta el coste y la falta de desarrollo de les energías y/o de las tecnologías que utilizan. La opinión que tienen los propios alumnos, sobre el tema de las edificaciones bioclimáticas, es similar en 4º de ESO y en 1º de Bachillerato. Cerca del 40%, en ambos casos, valora este tema como bastante necesario, y alrededor de un 25% como muy necesario. 3.2 ANÁLISIS COMPARATIVO DE LOS CINCO C-DdI El motivo de elegir cinco C-DdI, en cinco ubicaciones diferentes de la geografía nacional, con diferentes climatologías y condiciones generales de contorno, ha sido el de poder comparar sus respectivos comportamientos, en función de esas condiciones de contorno. PÁG 174 de 200

177 Desde el punto de vista de estrategias pasivas, basadas en el diseño arquitectónico y constructivo, se concluye que son estrategias básicas, independientemente de la ubicación y las condiciones de contorno del lugar: Conseguir el máximo soleamiento con orientaciones principales al sur, ya que en todos los casos los periodos cuando la temperatura ambiente es fría, tiene mas influencia que cuando la temperatura es cálida Aprovechamiento de la inercia térmica efectiva mediante la colocación de la masa (generalmente muros de cerramiento) al interior y el aislamiento al exterior Compacidad, definida como la superficie de la envolvente edificatoria dividido por el volumen que encierra, sucediendo que a mayor compacidad mejor comportamiento energético del edificio. Diferenciación formal de los cerramientos y sus aislamientos en función de la orientación Utilización de vidrios multicapa con cámaras al vacío Utilización de carpinterías (si es posible, no correderas) con rotura de puentes térmicos. Utilización de elementos de protección solar, fundamentalmente al sur y al oeste, en fachadas y cubiertas, diseñados para que permitan el acceso solar durante las épocas infracalentadas (generalmente de octubre a marzo) y protejan del mismo durante las épocas infracalentadas (generalmente de marzo a octubre) Utilización de sistemas naturales de ventilación cruzada Iluminación natural, a ser posible, desde el norte Utilización de materiales, extraídos o fabricados en la zona, para evitar en lo posible, la energía embebida por los materiales en el transporte. Son estrategias diferenciadas en función de las características climáticas y de contorno; estas son las siguientes: Utilización de galerías acristaladas en latitudes con menor soleamiento, en el caso de PSE-ARFRISOL en el SP5-Fundación Barredo y el SP6-CEDER. También se ha construido un vestíbulo acristalado en el SP2-CIESOL, pero produce disconfor en las épocas sobrecalentadas, debido a carecer de protección solar en la orientación este. Utilización de invernaderos en latitudes con escaso soleamiento, en el caso de PSE-ARFRISOL en el SP5-Fundación Barredo. Utilización de sistemas de cerramientos con esqueleto y terminación de madera, en climas suaves y húmedos, en el SP5-Fundación Barredo. Utilización de chimeneas solares nocturnas, con control automático, en latitudes con suficiente soleamiento, en nuestro caso en el SP4-PSA Utilización de sistemas de humectación controlada automáticamente, en el caso del SP6-CEDER Utilización de sistemas de ventilación cruzada estática-dinámicas, en el caso del SP6-CEDER Utilización de cubiertas ventiladas, con sistemas automáticos de control. En nuestro caso en el SP5-Fundación Barredo PÁG 175 de 200

178 Desde el punto de vista de estrategias activas, los sistemas de climatización de los C-DdI se han realizado por integración de subsistemas diferenciados, controlados de forma conjunta. Los subsistemas considerados son: Subsistema solar de generación de calor, consistente en el circuito primario de los captadores solares térmicos con los componentes hidráulicos necesarios para su funcionamiento. Subsistema de generación de frío mediante bomba de absorción, formado por las propias bombas de absorción, y el campo de paneles radioconvectivos, así como los componentes hidráulicos necesarios para su funcionamiento. Subsistema de generación de calor de apoyo, formado por calderas de biomasa, gas o bomba de calor y los componentes hidráulicos necesarios para su funcionamiento. Subsistema de generación de frío de apoyo, formado por UTAs, enfriadoras o bomba de calor y los componentes hidráulicos necesarios para su funcionamiento. Subsistema de acumulación, mediante depósitos acumuladores de agua y los componentes hidráulicos necesarios para su funcionamiento. Subsistema de disipación, formado por circuitos de intercambio con el terreno, horizontales y verticales (geotermia), sistemas de disipación nocturna radioconvectiva o torres de refrigeración y los componentes hidráulicos necesarios para su funcionamiento. Subsistema de distribución de calor, formado por unidades de tratamiento de aire, inductores, fancoils, suelo radiante y los componentes hidráulicos necesarios para su funcionamiento. Subsistema de distribución de frío, formado por unidades de tratamiento de aire, inductores, fancoils, suelo radiante refrescante y los componentes hidráulicos necesarios para su funcionamiento. Los sistemas de climatización de todos los C-DdI están formados por la combinación de estos subsistemas, de forma que pueden ser analizados con una metodología común. Metodología que se ha recogido en los informes correspondientes (ver SP7). El sistema de control de cada uno de los C-DdI se ha diseñado de forma integradora y holística, teniendo en cuenta que el resultado final depende, no solo de la correcta gestión de cada subsistema de forma aislada sino también, y sobre todo, de la gestión de las interacciones entre cada uno de ellos. Esta arquitectura permite realizar tanto un análisis global de la instalación como un análisis diferenciado por subsistemas. Los sistemas de control de cada uno de los C-DdI están a su vez centralizados en un puesto común de control (ver SP10) desde el cual se tiene acceso a todos los sistemas y subsistemas de los C-DdI. La filosofía común a todos los sistemas es la de priorizar la generación basada en fuentes de energías renovables y el uso de las mismas, siendo consideradas las fuentes convencionales como sistemas de apoyo, a las que se recurre únicamente cuando no es posible cubrir el total de la demanda con las aquellas. PÁG 176 de 200

179 Tabla XXII: Relación de subsistemas de cada C-DdI s Subsistema C-DdI SP2 C-DdI SP3 C-DdI SP4 C-DdI SP5 C-DdI SP6 Generación solar de calor Generación de frío mediante bomba de absorción Generación de calor de apoyo Generación de frío de apoyo Captadores solares planos 1 bomba de absorción LiBr Yazaki 70 kw Caldera de gas Acumulación Depósitos 4000 litros Disipación Pozos geotérmicos y/o Torre de refrigeración Distribución de calor Distribución de frío Captadores solares planos con aislamiento transparente 4 bombas de absorción LiCl Climatewell 10kW/cu Caldera de gas de condensación Captadores solares planos con aislamiento transparente 4 bombas de absorción LiCl Climatewell 10kW/cu Bomba de calor (Agua-aire + agua-agua) Captadores solares planos gran formato 5 bombas de absorción LiCl Climatewell 10kW/cu Caldera de biomasa Captadores solares planos con aislamiento transparente 5 bombas de absorción LiCl Climatewell 10kW/cu Caldera de biomasa No tiene Enfriadoras Bomba de calor No tiene No tiene Depósitos 4000 litros Torre de refrigeración No tiene Pozos geotérmicos, paneles radioconvectivos y/o Torre de refrigeración Fancoils Inductores Suelo radiante + Fancoils Depósitos 2000 litros Pozos geotérmicos Suelo radiante + Fancoils Depósitos 3000 litros Pozos geotérmicos Suelo radiante + Fancoils Fancoils Inductores Fancoils Fancoils Fancoils Las diferencias de tipologías y usos de los C-DdI condicionan tanto como la climatología. Pues la búsqueda de eficiencia energética en relación a la ocupación debe ser tratado, si fuera posible con mayor detalle que simplemente con detectores de presencia pues dada las inercias térmicas la repuesta frente a las demandas puntuales no puede condicionar el resto de las instalaciones. Hay subsistemas que deben analizarse a la luz de una especie de factor de sensibilización de los usuarios, como es el caso de aquellas instalaciones de climatización en zonas comunes abiertas y extensas (salas de conferencia especialmente). Por último, los equipos de operación y mantenimiento, tanto en su preparación técnica como en cuanto a la sensibilidad para operar estos sistemas, sin duda más complejos que unos convencionales, son un elemento clave y diferencial que es necesario vigilar y corregir en caso de que se detecten derivas en la operativa o en el seguimiento de las instrucciones de O+M. La evaluación energética experimental ha puesto de manifiesto en todos los C-DdIs un comportamiento energético acorde al esperado según las pautas de diseño implementadas en cada uno de ellos y orientadas al ahorro de energía. El análisis experimental de confort basado en el método de Fanger que se ha aplicado a todos los C-DdI s indica que en la mayoría de los C-DdI s los índices calculados desvelan que los niveles de confort alcanzado han sido adecuados. Estos valores han sido de 0, que corresponde a ambiente neutro, -1 (ambiente fresco), o 1 (ambiente templado). Únicamente en el C-DdI de SP2 (CIESOL) se observaron inicialmente valores fuera de los rangos PÁG 177 de 200

180 aceptables cuando los sistemas de climatización no están funcionando. Este comportamiento pudo estar condicionado por el hecho de que este C-DdI ya estuviera construido al inicio del PSE-ARFRISOL y que por lo tanto no fue posible aplicar en su diseño criterios de ahorro energético basados en los estudios, y sobre todo en los cálculos, realizados en el SP1 (TRABAJOS PREVIOS). Posteriormente estos índices de confort se utilizaron para implementar estrategias de control que han permitido optimizar el comportamiento térmico y energético también para este C-DdI. La evaluación experimental de la envolvente de los recintos seleccionados ha corroborado que en todos los casos el coeficiente global de perdidas obtenido presenta valores bajos, confirmando que los recintos considerados tienen un alto aislamiento térmico. En cuanto al coeficiente de ganancia solar se han obtenido valores bajos en verano, y mayores en invierno, lo cual indica que se ha conseguido el objetivo de control solar establecido en el diseño. Ambos parámetros estimados para los recintos significativos de todos los edificios confirman que la puesta en obra no ha introducido deficiencias significativas en este sentido. La comparación experimental entre los consumos de los diferentes C-DdI s se ha llevado a cabo teniendo en cuenta el análisis realizado en el SP1 (TRABAJOS PREVIOS) mediante simulación y analizando a partir de los datos experimentales la validez de estas hipótesis respecto a la situación real, así como el efecto de las desviaciones observadas sobre los recintos considerados representativos en cada uno de los C-DdI s. Para ello se han llevado a cabo nuevas simulaciones teniendo en cuenta que la causa de que las hipótesis teóricas no coincidan con la situación real puede ser bien debido a que algunas de las características del C-DdI no son las esperadas porque haya habido desviaciones entre el proyecto inicial y la puesta en obra final, o bien porque las condiciones meteorológicas o de uso no son las esperadas. Por ello en estas nuevas simulaciones se ha introducido por una parte la información real del C-DdI disponible tras su construcción, y por otro lado las medidas experimentales disponibles sobre condiciones meteorológicas y de uso, y se ha ejecutado un nuevo modelo de simulación para los datos correspondientes a la campaña de monitorización de los C-DdI s. Los resultados obtenidos son algo diferentes para cada uno de los C-DdI s, observándose que las simulaciones basadas en la situación real, indican consumos algo menores que los obtenidos mediante las hipótesis de simulación iniciales para los C-DdI s del SP3 (ED 70-CIEMAT), SP5 (BARREDO) y SP6 (CEDER), mientras que para el SP4 (PSA) los consumos son algo mayores. Si bien en todos los casos este trabajo experimental confirma consumos muy bajos para todos los C-DdI s. Desde el punto de vista del desarrollo, aplicación y mejora de las metodologías de la evaluación energética experimental en condiciones reales de uso, la disponibilidad de los C- DdI s ha sido crucial para el desarrollo de los trabajos de investigación llevados a cabo en el PSE-ARFRISOL y permitirán abordar futuros trabajos y proyectos de investigación en este ámbito que requieran este tipo de instalaciones experimentales. Al valor de estos C-DdI s como soporte experimental para este tipo de trabajos científicos se añade el hecho de contar con las diferentes ubicaciones representativas de la climatología española, ya que la evaluación energética experimental en condiciones reales de uso se lleva a cabo bajo condiciones meteorológicas reales, lo cual hace necesario considerar hipótesis de trabajo diferentes dependiendo de estas condiciones climáticas. Por ello el hecho de contar con las diferentes ubicaciones es relevante en cuanto a análisis y validación de las metodologías desarrolladas para un rango representativo de las diferentes condiciones climáticas de interés en España. Los trabajos previos en este ámbito de la experimentación son escasos y la mayoría desarrollados para las condiciones climáticas del norte de Europa, por lo que su aplicación a nuestra climatología no es factible de forma inmediata. PÁG 178 de 200

181 3.3 EXPORTABILIDAD DE LOS RESULTADOS A OTROS EDIFICIOS Hablar de exportabilidad de resultados del PSE ARFRISOL a otros usos edificatorios, diferentes al de oficinas administrativas resulta una tarea nada sencilla. En primer lugar decir, que la metodología empleada en el estudio y análisis energético de los cinco C-DdI de ARFRISOL es, básicamente, la misma a emplear para edificios destinados a cualquier uso, a saber: Estudio del clima, geomorfología, materiales existentes en el entorno cercano (100 km) y resto de condiciones de contorno. Ejecución de diagramas de Givoni, para plantear las estrategias energéticas preliminares. Realización de los bocetos del edificio a nivel de anteproyecto Análisis teórico, mediante simulación energética, utilizando programas informáticos. Realización del proyecto básico del edificio basado en los resultados del primer análisis energético teórico. Optimización del primer análisis energético teórico del edificio Realización del proyecto de ejecución del edificio, teniendo en cuenta las estrategias pasivas y activas, dimanadas de la optimización del análisis energético teórico. Construcción del edificio, poniendo cuidado especial en la calidad de la puesta en obra. Instalación de los sistemas de monitorización Instalación de los sistemas de control inteligente Puesta en marcha y operación del edificio. Mantenimiento de las instalaciones (O/M) que son integración de diferentes tecnologías: renovables y convencionales. Análisis energético del edificio en condiciones reales de uso, mediante la interpretación de los resultados obtenidos de la monitorización. Comparación de los resultados de la monitorización con los de la simulación energética teórica. Dicho lo anterior, es importante destacar, sin embargo, que una de las premisas que cobran especial importancia en la exportabilidad de resultados en general, y en la edificación en particular, es la posibilidad de estandarizar las soluciones arquitectónicas y constructivas. Sin embargo, la edificación de alta eficiencia energética (o bioclimática), depende para su eficacia, de las condiciones climáticas y geomorfológicas del lugar, así como de otras que caracterizan el entorno físico y medioambiental que rodea al edificio. Por ello solo es posible estandarizar modelos, para cada lugar concreto, en un entorno más o menos amplio, donde las condiciones a las que se ha aludido anteriormente se mantienen sensiblemente iguales. Esto significa que el ámbito más amplio en el que pueden ser estandarizados estos modelos, raramente se extiende más allá del espacio urbano. Por otra parte los diferentes usos de las edificaciones, plantean siempre condiciones específicas a la hora de abordar su diseño, así se puede hablar de tres grandes grupos: Edificación residencial (básicamente viviendas). Edificación terciaria (uso de oficinas y comercial). PÁG 179 de 200

182 Edificación dotacional (servicios a la comunidad). En la edificación residencial, a su vez, se distinguen dos grandes grupos muy diferenciados: como son la Edificación residencial unifamiliar. Edificación residencial colectiva. La edificación dotacional incluye una gran variedad de tipologías: Edificios educacionales (centros de enseñanza primaria, secundaria o universitaria). Edificios sanitarios (centros de salud y hospitales). Edificios carcelarios. Edificios de servicio al transporte de viajeros (estaciones ferroviarias, edificios portuarios, aeroportuarios, intercambiadores de transporte, etc.) El caso del PSE-ARFRISOL, se ha centrado en la ejecución de edificios de oficinas administrativas, por lo que sus resultados son directamente aplicables para el caso de edificios terciarios de uso exclusivo de oficinas, de pequeño tamaño. En general los grandes edificios de oficinas y terciario, son edificios con grandes cargas internas que demandan refrigeración en cualquier época del año. No es el caso del PSE-ARFRISOL, en el que el pequeño tamaño y el uso de los C- DdI, demandan calor en épocas frías y frío en épocas cálidas, en este sentido son mas similares a la edificación residencial que a la terciaria. No obstante al existir ciertas semejanzas entre los edificios de oficinas y los de uso dotacional (centros de salud y de enseñanza) y residencial colectiva, los resultados del PSE- ARFRISOL pueden ser exportables a dichas tipologías edificatorias, cuidando muy especialmente el tratamiento de las diferencias existentes en cada uso. Podrían ser igualmente exportables, teniendo muy en cuenta las diferencias existentes, a los centros hospitalarios, si se excluyen zonas como quirófanos y salas blancas, que por sus especiales características de uso, precisan de unas condiciones de control térmico muy especiales, que hacen necesario el uso de sistemas de climatización convencionales de altas prestaciones. Se entiende que además de exportar los resultados y experiencias a edificios de tipologías diversas, el camino recorrido por las empresas en el diseño de este tipo de edificios con fuerte componente de diseño arquitectónico y con instalaciones técnicas complejas, va a servir para iniciar una cultura, una forma de proyectar diferente en el que los temas energéticos tienen un valor cada vez mayor en la toma de decisiones. En cuanto a la evaluación energética experimental algunas de las conclusiones obtenidas han aportado criterios que han permitido identificar las variables y equipos así como los periodos mínimos necesarios para el análisis en función de sus objetivos, y por lo tanto para la reducción de costes de la evaluación experimental, lo cual es fundamental a la hora de plantear este tipo de evaluaciones a nivel comercial y/o normativo. PÁG 180 de 200

183 4 CONCLUSIONES Considerando todo el trabajo de investigación, desarrollo e innovación llevado a cabo en el PSE-ARFRISOL y resumido en los apartados anteriores se debe concluir en base a los diferentes aspectos esperados en el proyecto singular y estratégico planteado y teniendo en cuenta los objetivos planteados a obtener en el mismo tanto los generales como los específicos. Las Conclusiones son las siguientes: 4.1 DESDE UN PUNTO DE VISTA GENERAL Se ha conseguido cumplir el objetivo común y por lo tanto general del Proyecto Singular Estratégico ARFRISOL, cual es la demostración de la adecuación de la arquitectura bioclimática y de la energía solar empleada en edificios para el acondicionamiento tanto con fines térmicos para calefacción como para refrigeración, y fotovoltaicos para producir energía eléctrica, como elementos básicos para la construcción del futuro, empleando varios edificios públicos simbólicos, tanto de nueva planta como rehabilitado, construidos en cinco emplazamientos con condiciones climatológicas distintas (Almería, Madrid, Soria y Asturias), considerados como prototipos experimentales (Contenedores Demostradores de la Investigación, C-DdI), para lo que ha sido estudiado su comportamiento energético a tal fin, tanto en fase de diseño y construcción como de uso. En fase de diseño y construcción se ha comprobado que se obtienen mejores resultados energéticos y económicos mediante el modelizado y la simulación dinámica de los C-DdI, integrando las estrategias pasivas desde los primeros pasos del diseño arquitectónico, así como utilizando estas herramientas en el diseño de los sistemas activos de energías renovables en cuanto a su integración arquitectónica en la envolvente del C-DdI considerando su morfología, composición y el resto de componentes o sistemas característicos en la climatología del emplazamiento. el ahorro energéticos derivado de este tipo de análisis alcanza en la mayoría de los C-DdI valores (frente a E4) por encima del 60% en calefacción y del 80% en refrigeración.,se ha demostrado por tanto la idoneidad de utilizar herramientas de simulación dinámica desde las primeras fases de diseño, tanto en obra nueva cono en rehabilitación. Además se ha comprobado que la reducción del consumo de energía convencional procedente de fuentes fósiles, se ha situado entre el 94 y el 100 % así como la disminución de emisiones de CO 2 a la atmósfera con este tipo de actuaciones. Es decir estos C-DdI utilizan solo de un 0 % a un 6 % de energía convencional en comparación con los edificios construidos en los mismos emplazamientos y siguiendo las técnicas convencionales de construcción en nuestro país. Como referencia, para el cálculo de los porcentajes de disminución de la demanda energética y ahorros de los sistemas solares activos, se ha optado por la comparación con valores de consumo energético reales en el sector de la edificación extraídas del documento Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España Sector Edificación (E4), publicado por el Ministerio de Economía el 5 de noviembre de En la siguiente tabla se refleja un resumen de los datos más significativos, obtenidas en simulaciones previas (SP1) en base a los proyectos de ejecución de cada uno de los C- DdI y los sobrecostes de las estrategias pasivas y activas C-DdI, en relación al coste total de acuerdo con las correspondientes liquidaciones económicas de las obras. Aunque se ha hecho repetidamente, es importante destacar que los sobrecostes, son debidos fundamentalmente, a su condición de prototipos para la investigación y a que las instalaciones activas convencionales, se han diseñado para cubrir el 100% de la demanda, por lo que en condiciones de construcción generalizada los mismos no deberían existir. PÁG 181 de 200

184 Así mismo, se ha comprobado científicamente y se ha cuantificado, lo que se conocía previamente y es que el ahorro producido mediante el uso de estrategias solares pasivas basadas exclusivamente en la adecuación del diseño arquitectónico y constructivo con el clima y el entorno en que se ubica el edificio, produce los mayores ahorros con los mínimos sobrecostes. Tabla XXXIII.- Datos cuantitativos más significativos C-DdI s Construida SP2- CIESOL SP3- CIEMAT Sup. m 2 Coste m2 /m 2 Dismin Demanda Sistema Pasivo % Ahorro Sistem a Activo % Bio masa % Ahorro Total % Demanda Energética Final kw.h/m 2.año Calef Refrig Sobre coste del sistem a pasivo % Sobre coste del siste ma activo % Sobre coste de los C-DdI s ,96 9,49 3,65 10,08 13, ,33 35,23 1,16 7,16 8,32 % SP4-PSA ,04 1,95 13,72 15,67 SP5-Fund. BARREDO SP6- CEDER ,34 14,60 5,21 6,55 11, ,21 13,07 8,44 6,50 14,94 No obstante, una vez terminada la construcción de los C-DdI y dentro del Subproyecto 10, se ha realizado la puesta en marcha, operación y mejora de las instalaciones, lo cual ha supuesto en algunos casos, la inclusión de alguna modificación, tanto en las estrategias pasivas, como las activas, que en todo caso han redundado en beneficios en el comportamiento energético de los C-DdI. Dichas modificaciones se reflejan de manera resumida en el punto Subproyecto 10 de este documento y de manera exhaustiva en el Informe final del SP10 (PUESTA EN MARCHA). En fase de uso la evaluación energética experimental de los C-DdI s confirma en términos globales el ahorro previsto junto con niveles de confort adecuados en los periodos de ocupación de los C-DdI s. La caracterización de la envolvente indica que los C-DdI s presentan altos niveles de aislamiento y coeficientes de ganancia solar muy bajos para verano y significativamente mayores para invierno, lo cual indica que la puesta en obra no ha introducido puentes térmicos y se ha conseguido el control solar planteado en el diseño evitando sobrecalentamientos en verano y favoreciendo la calefacción en invierno. En las tareas de puesta en marcha, operación, mantenimiento y optimización de las instalaciones, se ha demostrado la necesidad de realizar una gestión inteligente de los edificios mediante BMS, ya que permite no sólo en correcto funcionamiento del mismo, si no que mediante el feed-back con las herramientas de simulación se consigue optimizar la instalación de forma mucho más eficiente. Este caso se observa claramente en el C-DdI del SP3 (ED 70-CIEMAT), en el que mediante este método se ha logrado doblar el aporte de refrigeración solar al mismo. PÁG 182 de 200

185 4.2 DESDE UN PUNTO DE VISTA ECONÓMICO Se ha llegado a las siguientes conclusiones: 1. Como cuestión general, cabe destacar que la financiación del PSE-ARFRISOL, se ha realizado mediante ayudas procedentes del MICINN, a través de fondos FEDER, de algunas Comunidades Autónomas, destacando especialmente la del Principado de Asturias. Así como de fondos procedentes de los propietarios de los C-DdI s y de los socios participantes en el Proyecto. Así, la financiación podría agruparse en tres grandes bloques: En primer lugar las ayudas procedentes de fondos públicos para I+D+i, que ha supuesto cerca del 50 % de los costes elegibles, en segundo lugar el coste de los suministros de materiales y equipos que repercutían directamente en la alta eficiencia energética de los C-DdI que ha recibido una ayuda pública del 25 % y finalmente los gastos de innovación que se han beneficiado de una financiación pública del 50 % En resumen: Los propietarios han financiado el 75 % de los materiales y equipos y todos los socios el 50 % de la I+D+i Todo ello puede resumirse en el siguiente gráfico: Fig Financiación del PSE-ARFRISOL 2. Entrando ya en los aspectos económicos de los cinco C-DdI s, resulta muy destacable la gran diferencia entre los costes unitarios del SP2 (CIESOL) y el del resto de los C-DdI, ya que el primero tuvo un coste unitario de 1058,65 /m 2, 2,42 veces inferior a la media del resto. 3. El coste unitario medio de cuatro de los cinco C-DdI (se exceptúa el SP2 (CIESOL)), se sitúa en 2.563,02 /m 2. De esta cantidad corresponde a obra civil 1457,79 /m 2 y 1105,23 /m 2 a instalaciones. El SP3 (ED 70-CIEMAT), con un coste unitario de 2634,80 /m 2 es 1,03 veces superior a la media, el SP4 (PSA) con un coste unitario de 2248 /m 2 es 1,14 veces inferior a PÁG 183 de 200