Incidencia del sistema de distribución de energía en la eficiencia energética de edificios

Armando Florencia y Josué Nasarre de Letosa. Xial Domotecnología.30/05/2013
Las medidas de ahorro y eficiencia energética adoptadas en edificios se centran principalmente en la generación eficiente de calor y frío (calderas, enfriadoras…), la incorporación de fuentes de energía renovable, las características constructivas del edificio y la reducción de consumos (iluminación de bajo consumo, sistemas de recuperación de energía del aire de renovación…). Todas estas medidas inciden en dos puntos clave: La generación y captación de energía, y el uso final de ésta. Sin embargo, existe un tercer punto clave, tan crítico como los anteriores pero frecuentemente descuidado. Se trata del Sistema de Distribución de la Energía, principalmente térmica, al ser conducida desde el punto de captación-generación hasta el punto de uso final.

De forma muy simplificada, la energía primaria destinada a fines térmicos utilizada por un edificio puede esquematizarse como:

Energía primaria = ηgeneración x ηdistribución x ηutilización x Demanda neta

ηgeneración: rendimiento del sistema de generación térmica (sala de calderas)

ηdistribución: rendimiento del sistema de distribución de energía

ηutilización: rendimiento del sistema de utilización de la energía (vivienda)

La incidencia del sistema de distribución de energía en la eficiencia energética global del edificio depende de varios factores clave: Selección de caudal constante o variable en la instalación, temperatura de impulsión, equilibrado hidráulico entre los distintos puntos de consumo, aislamiento de redes, etc. y presenta las siguientes ventajas para la obtención de edificios de bajo consumo energético:

Pueden lograrse niveles de ahorro muy elevados, equiparables, e incluso en muchas ocasiones superiores, a los obtenidos mediante actuaciones comunes, o a los que proporciona la utilización de fuentes de energía renovable bajo los criterios marcados por la normativa actual (CTE y Rite).

Implantación más sencilla, más económica y menos invasiva que muchas de las intervenciones que logran un ahorro similar.

De los dos puntos anteriores se deriva que puede conseguirse un ROI menor que el obtenido en otras intervenciones, mejorando la rentabilidad en términos de coste-eficacia.

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Figura 1. Esquema de instalación centralizada de calefacción y ACS en edificio residencial. Sistemas de generación térmica, distribución de energía y utilización de la energía.

Sector residencial: presente y futuro

En el ámbito de la rehabilitación, presentan una muy importante relevancia los edificios de carácter residencial. Estos edificios presentan algunas peculiaridades que históricamente han producido que, en comparación con edificios del sector terciario, no fuese tan interesante utilizar medios para mejorar y controlar la eficiencia energética.

Algunos de estos aspectos singulares son el consumo energético pequeño y estacional, las bajas posibilidades de intervención en materia eléctrica (pequeños consumos), el marco legal todavía desfavorable o el carácter poco especializado del cliente final (propietario de la vivienda). Sin embargo, los datos proporcionados por el Idae y consultoras de prestigio indican que:

  • “El sector Doméstico-Hogar consume en torno al 16,7% de la energía primaria consumida en España, de la cual el 67% se emplea en usos térmicos (Calefacción, 46% y ACS, 21%)”.
  • “La rehabilitación de los edificios en Europa permitiría ahorrar un 32% de la energía primaria”.
  • “…sólo se rehabilitan actualmente el 1,2% de los edificios existentes europeos”.
  • “El 90% de los edificios existentes en España no están construidos de acuerdo a parámetros de eficiencia”. (1, 2 y 3).

Del mismo modo, el proyecto europeo “La generación de empleo en la rehabilitación y modernización energética de edificios y viviendas” que versa acerca de las líneas a desarrollar para satisfacer los objetivos marcados por la Unión Europea para 2020, demuestra el potencial de la rehabilitación de edificios y viviendas de la actualidad a 2020. En este sentido, se prevé la rehabilitación de 565.000 viviendas al año, alcanzando en 2040 un porcentaje acumulado del 58% del parque actual existente.

Por estos motivos, es un hecho que el sector residencial constituye un mercado muy amplio y con una consistencia que, cada vez más, resulta muy interesante para la rehabilitación energética. Conforme se realizan acciones que aportan valor añadido en la rehabilitación de un edificio, es crítica la identificación de aquellos puntos que constituyen oportunidades de actuación con un margen de mejora económico – energético más amplio.

Actuación activa: eficiencia energética del sistema de distribución de energía térmica

Entre las diferentes actuaciones que se pueden llevar a cabo en una rehabilitación que mejore la eficiencia energética del sistema de distribución, destacan: El cambio de un sistema de caudal constante a caudal variable, la temperatura de impulsión, el aislamiento y el equilibrado hidráulico. Esta última medida (equilibrado) se puede considerar como la más influyente.

1. Cambio de un sistema de caudal constante a caudal variable

El sistema de caudal constante se caracteriza porque el caudal total de agua que circula por la red de calefacción es siempre el mismo. Se trata de un sistema anticuado, sencillo y poco eficiente.

Por otro lado, el sistema de caudal variable es aquel en el cual, el caudal de agua de calefacción que circula por la instalación depende de la demanda instantánea de las viviendas. De esta manera, disminuye el consumo eléctrico de las bombas, la pérdida de energía térmica por distribución y el consumo de combustible, al tener que calentar sólo el agua necesaria. Se trata de un tipo de instalación más novedoso que el anterior y con múltiples beneficios, tanto energéticos como económicos.

Se puede afirmar que los sistemas de caudal variable son siempre aconsejables por su alto grado de eficiencia energética.

2. Temperatura de impulsión

Todos los sistemas de alta eficiencia energética o que aprovechan las nuevas fuentes de energía tienden a trabajar a bajas y muy bajas temperaturas de impulsión (LTH = Low Temperature Heating). Basándonos en la segunda Ley de la Termodinámica, podemos afirmar que en el Sistema de Distribución, el cuerpo caliente (tubería de distribución) tiende a equilibrar su temperatura con la del espacio no calefactado en el que se encuentra, produciéndose de esta manera la pérdida de energía.

Por tanto, cuanto mayor sea la diferencia entre las temperaturas, mayor será la energía intercambiada. Como consecuencia, se reducen las pérdidas por transmisión en la distribución trabajando con temperaturas de impulsión más bajas.

3. Aislamiento térmico

Para ayudar a reducir al máximo dichas pérdidas de energía en el Sistema de Distribución, es imprescindible la correcta colocación de aislamiento térmico cumpliendo con los espesores precisos y los materiales adecuados.

Según el RITE (Reglamento de Instalaciones Térmicas de los Edificios), en toda instalación térmica por la que circulen fluidos no sujetos a cambio de estado, en general las que el fluido caloportador es agua, las pérdidas térmicas globales por el conjunto de conducciones no superarán el 4% de la potencia máxima que transporta.

Todos los productos hidráulicos dedicados a la correcta distribución del clima deben cumplir con las exigencias marcadas por el CTE DB-SI. Se utilizará preferentemente elastómero de caucho con clase BL-s3, d0.

4. Individualización de consumos y control individualizado

Desde la entrada en vigor del RITE (1998), en toda vivienda de nueva construcción es obligatorio:

  • Exista algún sistema que permita el reparto de los gastos correspondientes a cada servicio (calor, frío y ACS) entre los diferentes usuarios: repartidores de costes (columnas) y contadores (anillos).
  • Existan válvulas de zona con sus correspondientes termostatos.

Además, la nueva Directiva Europea de Eficiencia Energética (2012) menciona, en su Artículo 9, la obligatoriedad de instalar, en todos los edificios con algún sistema de calefacción o agua caliente centralizados y antes del 1 de enero de 2017, algún sistema de medición individual.

5. Equilibrado hidráulico

Consiste en establecer los componentes y procedimientos adecuados para garantizar que todas las viviendas obtienen el caudal de diseño, y, por lo tanto, la potencia diseñada por el ingeniero para satisfacer sus necesidades térmicas en todo momento, sin exceso ni defecto. Muchas de las viviendas construidas desde los inicios de la calefacción central hasta nuestros tiempos no disponen de ningún tipo de equilibrado, y, a día de hoy, los edificios que disponen de equilibrado generalmente cuentan con uno muy primitivo.

Un equilibrado incorrecto no impide el funcionamiento de la instalación, pero se traduce en determinados problemas de confort habituales en las instalaciones centrales (imposibilidad de alcanzar la temperatura de consigna, sobrepresiones, ruidos, imposibilidad de interrumpir completamente el suministro de calor o frío en algunas viviendas…) y, sobre todo, en elevados consumos de energía.

A este respecto, el reconocido Centro Nacional de Energías Renovables (Cener), a través de su Departamento de Arquitectura Bioclimática, realizó en 2011 un amplio estudio (4) a nivel europeo en el que demuestra que la incidencia de este factor es crítica, y cuantifica el comportamiento energético del Sistema desde el punto de vista hidráulico.

El objeto de este trabajo fueron los productos hidráulicos que desarrolla y fabrica Xial, unidades hidráulicas, destinadas a instalaciones de climatización centralizadas y cuyas principales funciones son: la individualización de los consumos y el control de la instalación, el equilibrado hidráulico, teniendo como consecuencia directa la mejora de las condiciones de confort y la consecución de relevantes ahorros energéticos.

Este estudio concluye que “la incorporación de los sistemas estudiados (para la distribución hidráulica eficiente) permite lograr un ahorro energético anual relevante en la instalación de calefacción, lo cual supone unos considerables beneficios económicos y también medioambientales”, mostrando, asimismo, que el ahorro energético que se consigue frente a un edificio de características constructivas y de instalaciones en línea con las técnicas habituales, es al menos de un 10-19%.

Actuación pasiva: reducción de la demanda energética neta del edificio

La otra forma que ofrece un Sistema de Distribución que integra Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TICs) para reducir el consumo energético del edificio es actuar directamente sobre la demanda, de forma que cada usuario alcance condiciones de confort razonables, pudiendo ser éstas las marcadas por la normativa vigente, reduciendo así el consumo mediante la educación del cliente.

En este sentido se hace cada vez más necesaria la incorporación de In Home Displays (IHDs) con los que el usuario, no solamente pueda interactuar y en los que pueda conocer en tiempo real toda la factura energética de su vivienda: calefacción, refrigeración, ACS, agua fría y electricidad, sino que, además, le permitan seguir estrategias de ahorro a nivel de usuario.

Xial Domotecnología ha desarrollado una innovadora herramienta en este ámbito, EnerXi. Se trata de una plataforma web, accesible desde cualquier dispositivo con conexión a Internet que dispone de toda la información energética del edificio, y permite su utilización, a través de módulos específicos, en tiempo real. Está dirigida, por un lado, al propio vecino, permitiéndole gestionar su vivienda, consiguiendo con ello, un mayor ahorro energético. Por otro lado, da servicio a las empresas que forman el círculo energético del edificio proporcionándoles las utilidades necesarias para el control y la gestión profesional de sus edificios.

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Figura 2. Dispositivo móvil.
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Figura 3. Pantalla IHD.

Varios estudios recientes (Environmental Change Institute, VaasEtt, Center for Energy and Environmental Policy Research, United States Department of the Energy, etc.) ponen de relieve la obtención de importantes ahorros económicos asociados a la utilización de herramientas TIC que fomenten la concienciación del usuario final de la energía. El porcentaje en todos los casos se sitúa en torno al 15%.

Conclusiones

  • Utilizar un sistema de distribución de energía adecuado en un edificio residencial puede suponer ahorros de un 10-19% sobre un edificio de características constructivas y de instalaciones en línea con las técnicas habituales.
  • La utilización de monitores para visualizar el consumo de cada vivienda en tiempo real supone una reducción media de la demanda neta de una vivienda de un 10%.
  • La implantación de medidas de ahorro energético en este aspecto es más económica y menos invasiva que muchas de las intervenciones que logran un ahorro similar.
  • La conjugación de ambos factores en un sistema integral, junto con una herramienta web que permita el control energético de todo el edificio.
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Armando Florencia y Josué Nasarre de Letosa, de Xial Domotecnología.
1. Idae (2011).: ‘Guía Práctica de la Energía. Consumo eficiente y responsable’. Idae. Madrid.

2. Etres Consultores (2011).: ‘Rehabilitar Europa... Ahora’ http://www.etresconsultores.com/rehabilitar-europa-ahora/. Etres Consultores. Elche.

3. Etres Consultores (2011).: ‘Más de la Mitad de Comunidades Españolas no tienen Certificados de Consumo Energético de Edificios’. http://www.etresconsultores.com/mas-de-la-mitad-de-comunidades-espanolas-no-tienen-certificados-de-consumo-energetico-de-edificios/. Etres Consultores. Elche.

4. Palacín, F. y Llorente, J. (2011).: ‘Informe 30.1528.0. Evaluación del Comportamiento Energético del Sistema Xial’. Cener. Sarriguren.

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