Ejemplo de hibridación y datos reales de consumo de energía en edificio residencial

Comunicación presentada al II Congreso Edificios Energía Casi Nula:

Autores

• Juan Manuel Escalante, Arquitecto, Escalante arquitectos
• Domingo González Arias, Ingeniero Técnico Industrial, Saunier Duval
• Adrian Talpeanu, Ingeniero, ISB Sol

Resumen

El edificio residencial se ha proyectado con los más estrictos criterios de sostenibilidad para ser EECN, con el objetivo de reducir  al mínimo la dependencia de energías convencionales. Para ello se ha optado por un híbrido como sistema, con la aportación mayoritaria de energía procedente de fuente renovable tipo geotermia y aerotermia; la primera es considerada como la más segura en cuanto al suministro de energía y además el aprovechamiento es continuo los 365 días del año. El tipo de geotermia es a muy baja temperatura combinando con bomba de calor agua/agua y una instalación interior por suelo radiante por agua. Los resultados corroboran que se ha conseguido la máxima rentabilidad para el usuario y el mínimo gasto dedicado a energía. Para ello, se ha analizado el costo de inversión respecto a la vida de los equipos y ciclo de vida del edificio.

Introducción

Hemos tenido la oportunidad de realizar este proyecto con el beneplácito del usuario que nos ha permitido comprobar los diferentes consumos reales de energía. De ésta forma, y contrastando los datos de cálculo, alcanzamos el objetivo perseguido, quedando éste incluso mejorado.

También se ha dado especial énfasis a conjugar el diseño, la calidad de materiales y habitabilidad con la tecnología de los equipos y el sistema de instalación, hasta alcanzar el nivel de  confort y bienestar térmico más exigente, con la máxima higiene y seguridad.

Se ha buscado el equilibrio más rentable entre el costo de inversión en la edificación en relación a la demanda de energía y el costo de inversión de las instalaciones, obteniendo un buen rendimiento estacional respecto a energía primaria. Se pretende que el periodo de amortización de la inversión efectuada en alta eficiencia energética no supera 1/3 de la vida útil de los equipos, recomendando siempre un uso racional.

El Proyecto

El edificio está situado en la zona climática D3 en la localidad de Pozuelo de Alarcón (Madrid). Dispone de una superficie construida de 1300 m2 con una superficie útil de 1100 m2, de las cuales se han climatizado 832 m2 más dos piscinas una interior y otra exterior.

El proyecto se realizó en el 2009 y se empezó a habitar a final del primer trimestre del 2012, por lo que a esta fecha ya disponemos de los consumos reales de  dos periodos completos.

Uno de los aspectos importantes que se ha tenido en cuenta es la recuperación y aprovechamiento de la energía residual, la arquitectura pasiva, así como dar un tratamiento particularizado energéticamente con control y regulación inteligente a cada local o zona. También se ha tenido en cuenta que trabaje el equipo más apropiado en función del servicio y tipo de energía calorífica transferida (calor sensible o latente), siempre desde la perspectiva de la eficiencia energética.

Descripción de la instalación. Materiales y sistemas empleados
El sistema híbrido empleado está compuesto por los siguientes elementos:

Geotermia somera vertical con 675 m. repartidos en 6 perforaciones y bomba de calor agua/agua de potencia 30,5 kW. Los  rendimientos instantáneos establecidos son: 4,56/4,93 COP y EER respectivamente, para climatización en calor sensible.

Aerotermia con bomba de calor aire/agua SD de potencia 9,24/8 kW y rendimientos 2,97/2,5 COP y EER respectivamente. Se utilizará para la disipación de humedad ambiente.

Ventilación  inteligente SIBER modulante con control de demanda en función del uso, con recuperación de energía sensible rendimiento del 90 %, intercambiador tierra aire (también llamado “pozo Canadiense”).

Dispone de by-pass, free-cooling, filtros categoría F8 en impulsión y G4 para el aire de expulsión.

Se diseña para que la carga por ventilación sea  cero, la única energía consumida será la del motor con un SFP de 0,45 W/m3 y hora. Caudal de aire: 2500/250 m3 máximo y mínimo respectivamente en vivienda y 600 m3 en piscina interior.

Caldera de condensación autoadaptativa Saunier Duval, Themafast Condens F 25, de 25,5 kW y rendimiento máximo de 108,4 respecto al PCI. Se destina para la producción de ACS por acumulación como apoyo a la BC agua/agua.

Emisión/adsorción de calor por suelo radiante con agua a baja temperatura tipo SD, con regulación de temperatura ambiente, de impulsión de agua y de superficie seguridad de anticondensación, por local o zona. Control de regulación de humedad relativa ambiente.

Resultados

Cuadro resumen resultados del cálculo proyecto y curva de calefacción (sin contar con la recuperación de energía de ventilación por intercambiador y “Pozo Canadiense”).

(*) Rendimiento respecto a energía primaria en calefacción

(**) Rendimiento estacional HSPF de la Bomba de Calor en calefacción

Tabla resumen de resultados reales medios

NOTA: Coeficientes de paso Kg CO2 sobre E. final y coeficientes de paso sobre kWh E. final, según propuesta de documento reconocido versión 11/07/2013

Resultados de las emisiones totales de CO2

Las emisiones de CO2 totales al año son: 5.734,41 Kg/año

Ratio por m2: de 6,89 kg CO2/m2 año

Los ratios obtenidos por m2 y año, del consumo de energía final y primaria, así como el de emisiones de CO2, justifican que el edificio es de consumo de energía “casi nulo”.

Conclusiones

Los resultados obtenidos son muchísimo mejores que el límite exigido por la Directiva Europea para EECN, por lo que estamos realmente satisfechos, especialmente el usuario.

Seguidamente hacemos un comparativo del edificio EECN descrito, con otros dos similares en características constructivas y con los sistemas siguientes: uno de referencia anterior CTE con gasóleo y climatización estándar, y el otro con instalaciones de alta eficiencia con caldera de gas autoadaptativa CONDENS, bomba de calor aire/agua y suelo radiante para climatizar.

Reconocimientos

Ha colaborado en el estudio, montaje, suministro y puesta en servicio de la instalación de ventilación, recuperador e intercambiador tierra/aire (también llamado “pozo Canadiense”), Santiago Pascual de la empresa SIBER ventilación inteligente.