Solución de BaseN de monitorización de casas de energía cero

Comunicación presentada al II Congreso Edificios Energía Casi Nula:

Autor

• Vicente Gil, BaseN

Resumen

En Holanda VolkerWessels ha comenzado la construcción de casas de energía cero en grandes volúmenes. BaseN suministra las herramientas de monitorización para la monitorización y análisis en tiempo real en detalle de estas casas. El propósito de esta monitorización es doble: Ser capaces de probar y garantizar que estas casas no consumen ninguna energía y por ello permitir a VolkerWessels dar garantías legales a sus habitantes, y permitir el análisis de grandes datos (big data) sobre el rendimiento de la bomba de calor, la ventilación equilibrada y el inversor solar y otros equipos en las casas, con el objetivo de maximizar el rendimiento.

Descripción del caso

VolkerWessels, la segunda compañía constructora más grande de Holanda, ha decidido cambiar su producción de casas en los próximos años a un 100% de casas de energía cero. Quieren garantizar por contrato y demostrar a los inquilinos y compradores que estas casas verdaderamente no usan ninguna energía. Para ser capaces de hacerlo, es necesario monitorizar. El propósito de la monitorización es:

1. Saber constantemente que las instalaciones en las casas funcionan de forma óptima,
2. Demostrar a los inquilinos/compradores que el consumo real es efectivamente cero y
3. Monitorizar, para VolkerWessels, qué inquilinos/compradores constituyen un riesgo de que o bien las casas no cumplan o bien sus habitantes usen la casa más allá de los acuerdos contractuales.

VolkerWessels construirá estas casas por toda Holanda y posiblemente también en Alemania. El volumen será aproximadamente de 1000 casas al año y cuando el mercado lo permita, hasta 3000 al año.

Descripción de las casas

El diseño de las casas es, visto desde el exterior, típico holandés. Lo que significa casas adosadas, o casas pareadas, con jardín delantero y trasero, 5 habitaciones y 134 m2 de superficie útil. El clima holandés tiene inviernos suaves, normalmente con temperaturas que descienden a alrededor de 0ºC, con las temperaturas más bajas que alcanzan los -10°C. Este año apenas ha estado por debajo de 0°C. Los veranos son ligeramente calientes, con medias de entre 20-25ºC. Cada verano, un par de semanas las temperaturas pueden subir un poco por encima de 30ºC.

Las casas se producen en una fábrica y se transportan por piezas al lugar de construcción. Desde una perspectiva técnica, esto permite un control completo de todo el proceso de construcción y un plazo de construcción en el emplazamiento muy corto de 5 semanas.

Con respecto al concepto de energía de estas casas se han adoptado todas las medidas que se pueden tomar. Con un coste extra de aproximadamente 10.000€ estas casas tienen:

• Una fachada exterior muy gruesa con 35 cm de aislamiento, totalmente hermética.
• Triple acristalamiento.
• Una bomba de calor aire-agua.
• Ventilación equilibrada para recuperar la energía del aire de salida.
• Un tejado totalmente formado por células fotovoltaicas.
• Un contador inteligente.

Debido a la gruesa fachada exterior de las casas, los veranos suaves y las noches frescas, realmente no es necesario aire acondicionado para obtener un clima interior confortable en el verano. La unidad de ventilación refresca muy eficientemente el aire interior de las casas.

Desde una perspectiva de energía, se ha usado óptimamente la triada energética:

1. La necesidad de energía se ha reducido drásticamente debido a la capa exterior muy gruesa.
2. La energía que se necesita se usa muy eficientemente debido a la bomba de calor de aire-agua y la ventilación equilibrada
3. Toda la energía que se necesita se genera usando las células fotovoltaicas del tejado

Necesidades de monitorización

VolkerWessels vende estas casas con garantía. Esta garantía se plantea de manera que las casas, como sistema, no usen ninguna energía externa durante todo el año. Una cierta cantidad de energía se reserva para los aparatos cotidianos que usan las familias, como lavadoras, secadoras, TV, cocinas, etc. Esta última es especialmente conocido que varía mucho de familia en familia. Los estudios muestran diferencias de un factor de 4 entre familias con igual número de componentes. En el contrato de los compradores/inquilinos, VolkerWessels establecerá límites a los usuarios en el uso de las casas. Si usted va más allá de estos, la garantía dejará de existir. Por ejemplo, en Holanda, un ajuste de la temperatura en el salón a 20°C se considera normal. Como inquilino, si usted superase 23°C en su termostato, incumpliría el contrato.

Desde una perspectiva técnica, las bombas de calor y las unidades de ventilación equilibrada necesitan ajustes y un mantenimiento adecuado. El ajuste óptimo incluso puede variar ligeramente con el tiempo, los equipos pueden averiarse y pueden darse otros casos inesperados. Todos ellos ponen en peligro el funcionamiento de las casas y necesitan una acción inmediata.

Esto demanda una monitorización de todas las casas producidas y velar porque haya una visión de qué casas funcionan según lo esperado desde una perspectiva de energía y qué habitantes usan las casas fuera de lo acordado por contrato. Hay un servicio de asistencia en el emplazamiento que realizará esta tarea.

Desde una perspectiva del consumidor, mostrar el rendimiento actual y el consumo de energía de las casas ayudará a dar transparencia a sus moradores.

Descripción general del sistema de monitorización de BaseN

BaseN es un proveedor internacional de plataformas, con sede en Finlandia. Operamos una plataforma SaaS, totalmente dedicada a medir detectores y equipos, con un conjunto exhaustivo de recogida de datos y servicios de informes. Somos capaces de gestionar grandes cantidades de datos, big data, millones de mediciones por minuto.

En aplicaciones domésticas como este caso de VolkerWessels, hemos instalado un pequeño controlador en cada casa. Cada componente de la instalación está conectado al controlador, en su mayoría por cable. Los protocolos de interfaz varían. Dado que no se han hecho cambios a los componentes de la instalación, la comunicación se hace usando las opciones de interfaz que proporcionan los equipos. A partir de los componentes de la instalación se recoge todo registro: ajustes, variables internas, alarmas, etc.

Se añade un conjunto adicional de contadores de energía para reunir información del uso de energía del lavado, secado y cocinado, en la parte superior del uso de los componentes de la instalación y el consumo global dado por el contador inteligente.

A través de ello el controlador reúne alrededor de 200 parámetros cada minuto de cada casa. Con los años, el volumen de datos reunidos aumentará por lo tanto a alrededor de un millón de elementos de datos por minuto para todas las casas que VolkerWessels habrá producido entonces y esté monitorizando.

El controlador comunica con la plataforma de BaseN a través de la conexión de banda ancha de la casa. Cuando se reciben los datos en la plataforma, se puede configurar cualquier visualización, cálculo, alarma y otros procesos en la plataforma. Nunca se pierde ningún dato, todos los datos se almacenan desde el día 1 en adelante. Cualquier cálculo o análisis se puede hacer hacia atrás en el tiempo, permitiendo un análisis de escenarios.

Capacidades del sistema de monitorización

Cuando están disponibles todos los datos en la plataforma, se pueden generar portales para los clientes específicos de los datos. Los diferentes portales visualizados ahora son:

• El consumidor, los inquilinos y el propietario de la casa, que están interesados en el consumo de energía de la casa, las temperaturas, el tiempo fuera, el rendimiento de las células fotovoltaicas en el tejado (‘¿qué energía produjimos el año pasado? ¿qué hemos hecho mejor este año?’). Así se necesita información general, un subconjunto limitado de los datos, también sólo una forma limitada de análisis, como comparaciones con el consumo de los pasados años. El consumidor puede ver todos estos parámetros a través de su Ipad, tableta, PC o teléfono inteligente. También puede fijar algunos parámetros como los ajustes de la temperatura en la casa.

• Un servicio de asistencia con las siguientes funciones:
  • Mantenimiento: La parte responsable del mantenimiento de todos los equipos necesita tener una visión completa del estado de las alarmas y del mantenimiento del equipo. Las alarmas generadas se reenviarán automáticamente a los técnicos adecuados quienes, de camino al cliente, obtendrán todos los datos necesarios sobre la rotura, minimizando el tiempo de inactividad del equipo.
  • Análisis: El análisis en todas las casas se hará de tal forma que el funcionamiento de las casas se compara con otras con la misma instalación. Se comparan estadísticamente las eficiencias de todos los componentes de los equipos en estas casas. Las casas con menor eficiencia, por ejemplo de la bomba de calor se analizan para ver qué ajustes en la misma se pueden mejorar, para aumentar el rendimiento. Todos los ajustes en las instalaciones se pueden cambiar y actualizar por el servicio de asistencia de manera remota. El servicio de asistencia no puede fijar la temperatura de la sala y otros ajustes de usuario, por razones obvias.
• Un portal legal o contractual para la empresa VolkerWessels, donde, en principio, tienen dos elementos a controlar:
  • Cuántas casas no funcionan como se espera, qué se hace al respecto y dónde están estas casas.
  • Cuántos habitantes usan continuamente la casa por encima de los límites establecidos por contrato. ¿Deberíamos hacer algo y qué podemos hacer?, ¿dónde viven estas personas?

Estas preguntas son importantes, dado que el riesgo aquí involucrado se puede trasladar directamente a un riesgo financiero en el balance de VolkerWessels. Para facilitar esto, se generan mapas que muestran los estados de todas las casas, dando una visión general de todas las casas monitorizadas de un vistazo rápido y permitiendo descender al detalle detrás los asuntos básicos de una manera rápida.

Todas estas vistas generadas y los portales del servicio de asistencia se pueden modificar por VolkerWessels por ellos mismos.

Estado actual y conclusión

En este momento el primer proyecto de edificación ha finalizado. En todo el 2014 se construirán alrededor de 30-50 casas cada mes y se añadirán al sistema de monitorización. Entre tanto VolkerWessels ha creado un servicio de asistencia. Varios ingenieros jóvenes están siendo formados actualmente para ser capaces de analizar los datos, configurar el servicio de asistencia e implementar la organización de mejoras. En sí mismo esto ya es un reto. En el pasado, las empresas constructoras habían aprendido a trabajar de tal forma que cada una sabía todo de su propio campo. A través de este sistema de monitorización, VolkerWessels se ha dado cuenta que mirar una casa de una manera integral, como un sistema, conducirá a un producto mucho mejor para el cliente. Las formas de mejorar el producto llegan cuando el conocimiento del mismo aumenta. Las formas de analizar el rendimiento entonces se pueden implementar eficazmente, en base a los datos. Los resultados completos y los logros de este planteamiento no se conocerán por completo este año. En la industria, la medición y el control ha sido la forma de lograr una mejora de la calidad con menores costes. En la industria de la vivienda BaseN ha creado las condiciones que permiten a VolkerWessels dar pasos en ese mismo proceso de mejora de calidad, con plena confianza de que los resultados serán iguales a los de la industria.