Domótica y Automatización aplicada en Edificios de Energía Casi Nula
Comunicación presentada al II Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autor
- Joan Carles Reviejo, Director, Domintell España
Resumen
En el proceso de diseño de un EECN intervienen distintos factores que convergen en el objetivo de conseguir un edificio eficiente. La combinación de un buen proyecto arquitectónico, especialmente incorporando criterios y mecanismos de diseño pasivo, la incorporación de sistemas activos, la selección de materiales y una correcta ejecución permiten conseguir los objetivos fijados para un Edificio de Energía Casi Nula. Estos edificios se implantan en un entorno que es cambiante, en que el que variables ambientales como la posición del sol, la inclinación e intensidad de los rayos solares varían a diario. También varían sus condicionantes de uso como pueden ser los horarios y los niveles de ocupación del edificio. Todo ello implica la incorporación en el edificio de mecanismos que permitan gestionar edificantemente la piel del edificio, su ventilación y la optimización de su consumo energético. Muchos de estos mecanismos tienen su origen en la arquitectura tradicional y se han adaptado, como consecuencia de los cambios en la sociedad y en nuestro estilo de vida, incorporando sistemas que permitan su automatización, optimización y monitoreo. La domótica aporta los recursos y mecanismos necesarios para que un edificio funcione de forma automática, dinámica, eficiente y transparente para los usuarios. El mercado dispone de multitud de sistemas, fabricantes y componentes que, como con Domintell, permiten implementar la tecnología más adecuada en cada proyecto.
Introducción
En el proceso de diseño de un EECN intervienen distintos aspectos que convergen con el objetivo de conseguir un edificio eficiente energéticamente.
La combinación de un buen proyecto arquitectónico que incorpore criterios y mecanismos de diseño pasivo, una adecuada elección de materiales y aislamientos, una correcta ejecución y la incorporación de sistemas de control activos permiten conseguir los objetivos fijados para un edificio de energía casi nula.
Los edificios se implantan en un entorno que es cambiante, en que el que variables ambientales como la temperatura exterior, la posición del sol, la inclinación e intensidad de los rayos solares varía diaria y estacionalmente. También varían sus condicionantes de uso, en función de horarios y del nivel de ocupación del edificio.
La utilización de sistemas de geotermia de baja potencia como los pozos canadienses o provenzales, de sistemas bioclimáticos pasivos como el muro Trombe requieren en muchos casos la incorporación en el edificio de mecanismos que permitan gestionar eficazmente la piel del edificio, su ventilación y optimizar su consumo energético.
Muchos de estos mecanismos tienen su origen en la arquitectura tradicional y se han adaptado, como consecuencia de cambios en la sociedad y en nuestro estilo de vida, incorporando tecnologías que permitan su automatización y monitoreo.
La domótica aporta los recursos y mecanismos necesarios para que un edificio funcione de forma automática, dinámica, eficiente y transparente para sus usuarios. El mercado dispone de multitud de sistemas, fabricante y componentes que permiten implementar la tecnología más adecuada para cada proyecto. Domintell aporta a este sector, entre otras muchas ventajas, la simplicidad y flexibilidad de su software de configuración Domintell 2.
Sistemas de Automatización y Control
La domótica permite optimizar y automatizar procesos, de manera que estos sean transparentes al usuario y desatendidos. También permite la monitorización y registro de temperaturas, de consumos y de tiempos. Esta información se utiliza como condición en la programación de las funciones que integremos y verificar su correcto funcionamiento. A continuación enumeramos algunos de los componentes utilizados y su campo de aplicación.
Lectores de consumo
Contadores de consumo eléctrico
Los contadores de consumo eléctrico están equipados con un toroide que permite registrar los consumos en una o en múltiples líneas de un edificio. Se conectan a equipos que permiten registrar el consumo eléctrico en punta y obtener las estadísticas de consumo diario, mensual y anual.
Las lecturas de consumo en punta pueden utilizarse para funciones de racionalización de consumo combinando la electricidad producida por sistemas de cogeneración como placas fotovoltaicas, con las aportaciones procedentes de la red eléctrica cuando sea necesario.
La mayoría de fabricantes disponen en su catálogo de lectores para instalaciones monofásicas y trifásicas. El sistema utilizado por Domintell tiene la particularidad de que permite asignar, mediante su software de configuración Domintell 2, a cada salida su carga asociada, permitiendo realizar estudios de consumo estimado muy detallados y sin necesidad de realizar una gran inversión en hardware.
Contadores de pulsos, registro de consumos de fluidos
Los contadores de pulsos permiten contabilizar el consumo de fluidos como gas, gasoil y también de agua. El sistema también permite registrar los consumos en punta y las estadísticas de consumo diario, mensual y anual.
Sondas analógicas
En la familia de las sondas analógicas encontramos las sondas de temperatura, luxómetros, anemómetros, etc. Permiten un control preciso en aplicaciones de climatización y de control de iluminación.
Sondas de temperatura
Las sondas de temperatura permiten obtener lecturas de temperatura interior y exterior. En función de estas lecturas se condiciona el funcionamiento de los sistemas de climatización y de ventilación.
Luxómetros
Los luxómetros permiten medir la intensidad luminosa en un espacio. Con ellos combinaremos las aportaciones de iluminación natural con el mínimo consumo de iluminación artificial necesaria para obtener el número de luxes adecuado para la iluminación de una sala. Estos sensores permiten a los sistemas de domótica discriminar circuitos de iluminación y regular la intensidad de las luminarias.
Módulos de control
Los módulos de control son los encargados de la automatización. Permiten controlar motores de persianas y las protecciones solares de una fachada. Permiten gestionar las velocidades de ventilación, el número de renovaciones de aire y los juegos de trampillas que permiten modificar las direcciones y criterios de recirculación del aire. También permiten actuar sobre las válvulas de tres vías que permiten recircular si es necesario agua caliente o fría, por ejemplo hacia un intercambiador de calor.
Módulos de salidas de relé
Los módulos de salidas de relé permiten el control de todo tipo de motores, como ventiladores VMC, motores de persianas, protecciones solares y trampillas motorizadas. Estos módulos permitirán al sistema domótico abrir, cerrar, orientar y temporizar.
Estos automatismos están sujetos a condiciones horarias, lecturas de radiación, temperatura y de ocupación del edificio.
Módulos de regulación
Los módulos de regulación permiten regular la intensidad luminosa de las luminarias en función de las necesidades de uso y de la aportación de luz natural existente en cada momento. La regulación se realiza mediante potenciómetros, salidas analógicas de 0-1/10V y mediante interfaces compatibles con los protocolos DALI y DMX512.
Monitorización
La monitorización de la instalación puede realizarse a través de pantallas táctiles fijadas sobre muro o mesas de control, y también terminales móviles, más económicos, como tabletas equipadas con sistema operativo iOS o Android. En las instalaciones realizadas con Domintell se utiliza el módulo de comunicación Ethernet DETH02.
Es posible conectarse con la instalación en modo local y en modo remoto, de manera que podemos acceder a la instalación desde cualquier lugar del mundo. Para ello es preciso disponer de una IP fija pública. En el caso de tener contratada una conexión a internet con IP dinámica, el sistema es compatible con servidores DDNS (dynamic DNS).
El sistema registra consumos y el tiempo de funcionamiento de las salidas del sistema. Es posible visualizar gráficamente estadísticas diarias, semanales, mensuales ya anuales.
Ejemplos de aplicación
Control Muro Trombe
Los llamados “Muro Trombe” o “Muro Trombe - Michel” son sistemas de calefacción pasiva indirecta. El primer diseño fue patentado en 1881 por Edward Morse, pero no se popularizó hasta los años 1960 con la construcción de unas casas solares pasivas en Font-Romeu, Odeillo (Francia), por el ingeniero Felix Trombe y el arquitecto Jacques Michel.
El sistema está compuesto por una fachada de cristal, normalmente orientada a Sur, separada mediante una cámara de aire ventilada de un muro acumulador. Este muro se construye con piedra, hormigón o cualquier otro tipo de material que disponga de una elevada inercia térmica.
Las condiciones de utilización del muro Trombe varían en función de la estación (Invierno – Verano) y durante el día y la noche. Por ello los diseños actuales incorporan unas aperturas de ventilación en la parte alta y baja del muro equipadas con unas trampillas de obturación que permiten su control.
En muchas latitudes resulta conveniente equiparlos con un alero bien dimensionado que reduzca la incidencia directa de los rayos solares sobre el muro cortina durante el verano. En algunas aplicaciones los sistemas de protección solar son móviles y están motorizados, permitiendo su ajuste en función de si nos encontramos en temporada de invierno o de verano.
Es conveniente que el sistema de recirculación de aire esté desatendido por parte del usuario. La domótica aporta los mecanismos que permitirán ajustar la posición de las trampillas motorizadas para adecuar la recirculación del aire en función de criterios horarios y lecturas de temperatura. Con los módulos del sistema Domintell controlamos el funcionamiento de las trampillas motorizadas y realizamos lecturas de temperatura.
Control de un sistema de climatización basado en un pozo canadiense.
El pozo canadiense o provenzal, es una técnica de recirculación de aire natural que permite mantener una vivienda fresca en verano. Acostumbran a definirse como sistemas de climatización geotérmica de baja potencia, y su aplicación es más económica que otros sistemas de geotermia basados en la utilización de pozos.
Su nombre proviene de su aplicación en la Provenza (Francia) francesa como sistema para refrescar en verano y en Canadá como sistema para precalentar el aire en invierno.
Un pozo canadiense es una instalación geotérmica que trabaja a baja temperatura y a poca profundidad, aprovechando la estabilidad de temperatura de las capas superficiales del subsuelo. Para ello se entierran unos conductos a una profundidad de 1,50 a 5,00 metros a través de los cuales se recircula el aire. El rendimiento de la instalación variará en función de la longitud del tubo y de la profundidad. También estará afectada por los condicionantes climáticos de la zona en la que se realice la instalación.
Cuando el aire en movimiento entra en contacto con la superficie de las tuberías, intercambia frío o calor aproximándose a la temperatura del subsuelo. Adicionalmente este aire recirculado pasará a través de un intercambiador de calor con el que permitirá atemperarlo con un aporte de frío o calor adicional.
Las aportaciones extra calor pueden obtenerse del circuito primario de las placas solares ACS o de frío mediante la recirculación de agua procedente de un depósito enterrado de recogida de aguas pluviales. Para la recirculación del aire acostumbra a utilizarse un ventilador mecánico de bajo consumo VMC. En ocasiones puede recircularse de forma natural mediante sistemas pasivos como chimeneas solares.
El sistema domótico se ocupa de automatizar el proceso, controlando las velocidades del ventilador y actuando sobre las válvulas de tres vías y las bombas de recirculación que permiten el paso de agua fría o caliente al intercambiador cuando es necesario.
Conclusiones
La domótica ofrece para este tipo de soluciones los recursos necesarios para automatizar su funcionamiento. Con ello aportamos al usuario final eficacia, comodidad y facilidad de manejo, de manera que en la mayoría de diseños el sistema funciona completamente desatendido.
Sumando al control de este tipo de soluciones el control de los sistemas iluminación y el valor añadido que aporta la domótica en términos de ahorro, confort y seguridad, hace que la inversión realizada en estos equipos se amortice rápidamente.
Domintell aporta al sector productos de calidad, a precios asequibles y con la garantía de facilidad de configuración y manejo del software Domintell 2. El sistema es abierto, permitiendo la integración y desarrollo de soluciones de control y monitorización por parte de terceros.
Agradecimientos
Agradecimientos a Mr. Robert MICHEL y Mr. Patrick LOUIS de la sociedad TRUMP ELECTRONICS S.A. por su apoyo.
A Xavier Humet de G9 Arquitectura i Gestió, por su confianza y elegir nuestros sistemas para equipar su vivienda en Valldoreix.
A los estudios SAUSRIBALLONCH arquitectos y GMG por inspirarnos durante el estudio de una aplicación de control para un pozo Canadiense.