CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA Y EMISIONES DE CO₂.

La Orden FOM/1635/2013 de 10 de septiembre, por la que se actualiza el Documento Básico DB-HE “Ahorro de Energía”, del Código Técnico de la Edificación, aprobado por Real Decreto 314/2006, de 17 de marzo, establece la exigencia de instalar paneles solares térmicos para producción de agua caliente sanitaria (ACS) en los siguientes casos:

a. En los edificios de nueva construcción o en los edificios existentes en los que se reforme íntegramente el edificio en sí o la instalación térmica, o en los que se produzca un cambio de uso característico del mismo, en los que exista una demanda de agua caliente sanitaria (ACS) superior a 50 l/día.

b. Ampliaciones o intervenciones, no cubiertas en el punto anterior, en edificios existentes con una demanda inicial de ACS superior a 5.000 l/día, que supongan un incremento superior al 50% de la demanda inicial.

c. Climatizaciones de piscinas cubiertas nuevas, piscinas cubiertas existentes en las que se renueve la instalación térmica o piscinas descubiertas existentes que pasen a ser cubiertas.

El documento HE-4 del Código Técnico de la Edificación (CTE), no obstante, permite que esta contribución solar mínima para ACS y/o climatización de piscinas cubiertas pueda sustituirse parcial o totalmente mediante una instalación alternativa de de otras energías renovables, bien realizada en el propio edificio o bien a través de la conexión a una red de climatización urbana.

En el apéndice A de la sección HE0 del CTE, se recoge la definición de energía procedente de fuentes  renovables como aquella que incluye “la energía procedente de fuentes renovables no fósiles, es decir, energía eólica, solar, aerotérmica, geotérmica, hidrotérmica y oceánica, hidráulica, biomasa, gases de vertedero, gases de plantas de depuración y biogás”. Dicha definición reproduce la de la directiva Directiva 2009/28/CE.

Para ello ha de justificarse documentalemente;

A modo de ejemplo, a continuación se incluyen los cálculos justificativos para una vivienda unifamiliar situada en Vitoria – Gasteiz con una ocupación de 4 personas.

CONCLUSIONES

Tanto el consumo de energía primaria como las emisiones de CO₂ con la opción solar fotovoltaica son menores que las del tipo de solar térmica, por tanto, esta plenamente justificada la sustitución.

De igual manera se puede realizar el estudio para cualquier localidad del territorio. En todos los casos el resultado será muy similar, incrementando si fuese necesaria la potencia instalada de módulos fotovoltaicos.

La solución alternativa a

Solar Térmica

La generación de Agua Caliente Sanitaria mediante módulos fotovoltaicos está indicada tanto para edificios de nueva construcción como para sustitución de sistemas menos eficientes.

¿ Cómo funciona ?

El principio de funcionamiento es muy simple y efectivo como puede verse en la imagen a continuación.
La energía captada por los paneles fotovoltaicos , situados normalmente en el tejado, es convertida en electricidad que alimenta a su vez a una resistencia eléctrica  situada en el acumulador de Agua Caliente Sanitaria . El cuadro de control  gestiona la temperatura del depósito, cortando el suministro electrico a la resistencia cuando se alcanza cierto valor deseado.

El sistema tiene tanto la impulsión como la extracción mecánica centralizadas, utilizando una red de conductos por toda la vivienda. Debido a que el aire es extraído e introducido de forma centralizada, los caudales son iguales, por lo que el sistema funciona equilibradamente.

El sistema está compuesto básicamente por un intercambiador de calor, filtros de aire, un ventilador para impulsión y otro para extracción. El aire frío del exterior se precalienta por intercambio con el aire que se extrae del interior sin que se mezclen, lo cual reduce la carga de calefacción por ventilación.

Debido al funcionamiento centralizado, la ventilación es permanente en todas las estancias independientemente de su ocupación o calidad de aire.

A continuación se detallan cada una de las partes que componen el sistema.

Los conductos utilizados son lo más lisos posible por su interior, y la red ha se ser sencilla y hermética para cubrir los siguientes requisitos:

⊕ Eficiencia energética con bajas pérdidas de cargas.

⊕ Sin contaminación acústica derivada de la conducción de aire.

⊕ Higiene y facilidad de limpieza.

Los materiales utilizados normalmente son: acero galvanizado, P.V.C, polietileno, polipropileno…

Todas las derivaciones cuelgan de de una red lineal.

⇒ Menor longitud de tubería que la distribución en estrella.

⇒ Necesidad de  amortiguador de telefonía par evitar puente acústico entre recintos. Si se utilizan reguladores de caudal en los conductos, no son necesarios.

⇒ Se han de proteger de rayos solares.

⇒ Protegidos de áreas contaminadas.

⇒ Altura del suelo > 3mts.

⇒ Separación entre extracción y impulsión > 2mts.

El regulador de caudal es un elemento de control que se instala en el propio conducto y que funciona independientemente de la presión, sin fuente de alimentación externa. Puede considerarse “autorregulable” en el rango de presiones comprendido entre 50 y 250 Pa manteniendo el caudal de aire necesario. En consecuencia, este regulador hace innecesario el costoso equilibrado del sistema, garantizando un caudal de aire constante.

Incorpora un dispositivo que permite modificar manualmente en obra el caudal preajustado en fábrica.

Existen varias formas de ajustar las necesidades y regular un sistema de ventilación y renovación de aire:

CONTROL MANUAL

Los controles manuales tiene al menos 3 posiciones;

• Posición 1: caudal mínimo (modo ausente).
• Posición 2: caudal medio (una o más personas en la vivienda).
• Posición 3: caudal máximo (fiestas, cumpleaños, free-cooling).

REGULACIÓN AUTOMÁTICA BAJO DEMANDA.

Son sistemas totalmente automáticos donde no es necesaria la manipulación por parte del usuario. Siempre se asegura una buena calidad de aire con el mínimo caudal de ventilación.

Estos sistemas tienen sensores que calculan cuánto aire es necesario introducir en la vivienda o espacio en cada momento. Los tipos de sensores más comunes para la regulación de la ventilación y sus características son:

⊕ Sensor de CO₂.
El CO₂ es el indicador más adecuado para determinar el nivel de ocupación de personas y su actividad metabólica en un espacio. Los sensores deberán tomar las medidas de las zonas de ocupación de una vivienda, pudiendo ser únicamente en el salón, dormitorios, etc. También es posible ubicar el sensor en el interior del equipo VMC -en la entrada de aire viciado extraído del edificio-. 

Sólo cuando se incremente el nivel de ocupación (producción de CO₂), el aire de la sala se irá contaminando, entonces el sistema empezará a reaccionar y a ajustar el caudal de aire fresco según se necesite.

⊕ Humedad.
La humedad es el factor más importante para calcular cuánto aire se ha de renovar en una vivienda. Por este motivo, la extracción se realiza por las zonas húmedas de la vivienda, evitando que se puedan ocasionar condensaciones no deseadas que puedan acarrear graves problemas tanto para la vivienda como para la salud. La extracción funcionará permanentemente en la posición de mínimo caudal para mantener el edificio en condiciones saludables.

El sensor detectará incrementos de la humedad relativa (variaciones del 10%), incrementando el caudal de aire mientras se mantenga dicho nivel de humedad. Al recuperar los niveles programados, volverá a su funcionamiento a caudal mínimo.

El sensor de humedad puede estar ubicado en las estancias del edificio o en el propio equipo VMC (en el flujo de aire de extracción).

⊕ VOC
Bajo la denominación de VOC (Compuestos Orgánicos Volátiles) existe un gran abanico de sustancias que se consideran contaminantes y que provienen tanto del edificio (mobiliario y materiales de construcción), como de las personas (ropa) o de la propia actividad (productos de limpieza…).

La composición de los VOC’s pueden variar incluso a lo largo del día, y es difícil delimitar unos valores máximos aconsejables en una vivienda, sobre todo, cuando la percepción de los mismos es, en la mayoría de los casos, subjetiva. Se estima que una concentración inferior a 300 mg/m3 puede considerarse correcta.

REGULACIÓN POR PROGRAMADOR HORARIO.

Se trata de un control basado en las previsiones de ocupación horaria. La programación horaria de la ventilación sólo es útil en espacios donde se sepa a priori las franjas horarias en las que vaya a haber ocupación, como en dormitorios u oficinas.

Hay que tener en cuenta que puede haber variaciones puntuales de horario-ocupación y estar ventilando con el edificio vacío, o, por el contrario, que el sistema de renovación esté parado cuando haya ocupación. Por tanto, es necesario que el sistema permita un control mixto (manual o automático) que se superponga al control horario de la ventilación, y haga que se ajuste a las necesidades reales.

Los equipos más avanzados permiten la monitorización y gestión de los equipos de forma remota, a través de Internet, por  medio de ordenadores centralizados, tablets y smartphones.

Con esta funcionalidad el usuario podrá consultar el estado de la instalación, ajustar los valores y modificar la programación desde cualquier ubicación y en cualquier instante.

Así mismo, permite al servicio post-venta acceder vía remota al equipo para efectuar un análisis y chequeo ante cualquier posible incidencia sin la necesidad de desplazamiento al lugar de la instalación.

Aspectos a tener en cuenta:

Concentración de CO₂. En los locales habitables de las viviendas debe aportarse un caudal de aire exterior suficiente para conseguir que en cada local la concentración media anual de CO₂ sea menor que 900 ppm y que el acumulado anual de CO₂ que exceda 1.600 ppm sea menor que 500.000 ppm·h.

Caudal de aire exterior. El caudal aportado debe ser suficiente para eliminar los contaminantes no directamente relacionados con la presencia humana. Esta condición se considera satisfecha con el establecimiento de un caudal mínimo de 1,5 l/s por local habitable en los periodos de no ocupación.

Las dos condiciones anteriores se consideran satisfechas con el establecimiento de una ventilación de caudal constante acorde con la tabla 2.1

Tabla 2.1 HS-3

En la tabla a continuación, se recogen los valores que exige el Reglamento.

IT 1.1.4.2.3

Los elementos que componen una VMC con recuperador de calor son los siguientes:

1.- Equipo de ventilación compuesto de dos ventiladores, uno para impulsar y el otro para extraer aire y la unidad de recuperación de calor.

2.- Red de conductos encargados de distribuir el aire limpio a los locales secos (habitaciones y salón) y extraerlo de los locales húmedos (cocina y baños).

3.- Rejillas de entrada y salida de aire en los locales secos y húmedos, junto con las rejillas de entrada y salida de aire del edificio.

4.- Dispositivos de tratamiento del aire. Precalentamiento del aire exterior antes de entrar a la unidad y postcalentamiento en la impulsión a la vivienda.

5.- Sistema de control. Sondas de CO₂, humedad, VOC…

Con la nueva Orden FOM/1635/2013, de 10 de septiembre de 2013, por la que se actualiza el Documento Básico DB-HE «Ahorro de Energía», del Código Técnico de la Edificación, se adoptan medidas para reducir la dependencia energética así como las emisiones de de CO2 dentro del denominado objetivo europeo 20-20-20 cuyo objetivo es reducir el consumo energético, las emisiones de gases de efecto invernadero y el incremento del peso de las energías renovables.

En esta directiva europea , se definen objetivos concretos de reducción del consumo energético proveniente de los edificios a través, de entre otras medidas, de la proyección de edificios de consumo de energía casi nulo, por lo que el aislamiento de los edificios juega un papel fundamental en este tipo de construcciones.

En un futuro próximo, las exigencias deberán ser revisadas para que todos los edificios nuevos se construyan según las exigencias de un nZEB (nearly Zero Energy Building – edificio de balance energético casi cero), condición obligatoria a partir de 2020 (2018 para los edificios públicos).

El objetivo del requisito básico “Ahorro de energía” consiste en conseguir un uso racional de la energía necesaria para la utilización de los edificios, reduciendo a límites sostenibles su consumo y conseguir así mismo que una parte de este consumo proceda de fuentes de energía renovable.

Por todo esto, se hace cada vez más necesario construir y rehabilitar edificios con muy baja demanda térmica con altos niveles de aislamiento (HE1) y con unas instalaciones eficientes (utilización de ventilación con recuperación de calor, bombas de calor de alta eficiencia, biomasa…)

1.- CÁLCULO DE LA DEMANDA ENERGÉTICA.

La demanda energética en edificios de nueva construcción y en determinadas rehabilitaciones, viene determinada por las exigencias del HE1 del CTE. Establece una serie de valores límite de consumo energético del edificios en función de la ubicación y del uso previsto.

Cualquiera de las herramientas mencionadas proporcionan resultados de demanda térmica del edificio por cada una de las 8.650 horas del año, que nos va a resultar imprescindible para llevar a cabo un análisis de consumo de energía final de los sistemas que se utilicen en el edificio.

En el caso de los sistemas de bombas de calor aire-agua este aspecto es clave, ya que su rendimiento varía de forma importante en función de la temperatura exterior.

En base a estos resultados, se calcula la potencia necesaria del sistema de calefacción-refrigeración para el día y hora más desfavorable del año.

2.- CÁLCULO DE CONSUMO DE ENERGÍA FINAL.

Para la obtener el consumo de energía en el caso de una bomba de calor aire-agua, se ha de relacionar la terna consumo energético – temperatura exterior – COP de la bomba de calor.