Download Presentación de PowerPoint - Seminario de Ingeniería Hospitalaria

CARACTERIZACIÓN DE EDIFICIOS A
PARTIR DE MEDIDAS, COMBINANDO
AUDITORÍAS Y PROCEDIMIENTOS DE
SIMULACIÓN.
Servando Álvarez Domínguez
Catedrático Ingeniería Energética
Índice
•
•
•
•
•
•
Marco reglamentario
Energética de los edificios existentes.
Corrección y Calibración.
Caracterización para líneas base.
Gestión energética
Consideraciones finales
Transposición en España de las
directivas de EEE
2002/91/CE y 2010/ 31/EU
Objetivos para edificios nuevos
• Endurecimiento progresivo de la
reglamentación sobre calidad
térmica de los edificios de nueva
planta (establecimiento de
consumos máximos permitidos requisitos mínimos-)
• Promoción de edificios de nueva
planta cuyo consumo de energía
sea netamente inferior al que se
deriva de la aplicación estricta de
la reglamentación.
En cualquier caso…
En los países desarrollados, más de la mitad de los
edificios que existirán en el año 2050 existen en la
actualidad.
Énfasis en actuaciones aplicables a la rehabilitación
energética del parque existente
Objetivo para edificios existentes
• Identificación de medidas de mejora
de la eficiencia energética en
edificios existentes dentro de un
contexto de viabilidad técnica y
económica
2010/ 31/EU: Edificios de consumo
de energía casi nulo (NZEB)
Artículo 9 apartado 1
Los Estados miembros se asegurarán de que:
• a) como muy tarde el 31 de diciembre de 2020,
todos los edificios nuevos sean al menos edificios
de energía casi nula
• b)después del 31 de diciembre de 2018, los
organismos públicos que ocupen y posean un
edificio nuevo garantizarán que el edificio es un
edificio de energía casi nula
Artículo 9 2010/ 31/EU : Edificios de energía
casi nula .- Apartado 2
Además, los Estados miembros, siguiendo el ejemplo
encabezado por el sector público, formularán políticas
y adoptarán medidas tales como el establecimiento de
objetivos, para estimular la transformación de edificios
que se reforman en edificios de consumo de energía
casi nulo, e informarán de ello a la Comisión en sus
planes nacionales, a los que se refiere el apartado 1.
Artículo 9 2010/ 31/EU : Edificios de energía
casi nula.- Apartado 5
• La Comisión publicará, el 31 de diciembre de 2012 a
más tardar y cada tres años después de esa fecha, un
informe sobre los avances efectuados por los Estados
miembros a la hora de aumentar el número de
edificios de consumo de energía casi nulo. Sobre la
base de ese informe, la Comisión elaborará un plan de
acción y, si fuera necesario, propondrá medidas para
aumentar el número de este tipo de edificios y
fomentará las mejores prácticas en materia de
transformación rentable de edificios existentes en
edificios de consumo de energía casi nulo.
Cascada de Indicadores en NZEB
prEN ISO/DIS 5200-1
Situación de procedimientos de implementación
de CTE.HE y certificación
EDIFICIOS DE NUEVA PLANTA
Y EXISTENTES
OPCIÓNES SIMLIFICADAS
CE3
CERMA
OPCIÓN GENERAL
Herramienta
unificada
LIDER + CALENER
CE3X
Cambios en los programas para la comprobación de
exigencias del DB HE y para la certificación energética
Nº
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Cambio/Asunto
Nuevos climas
Ventilación en vivienda
Nuevos sistemas de referencia en vivienda
Nuevos factores de paso a primaria y CO2
Edificio de referencia
Perfiles de uso
Nuevas exigencias relativas a demanda y consumo en edificios nuevos, y a demanda en
edificios existentes
Nuevas exigencias en las secciones 3, 4 y 5
Ampliación de alcance
Condiciones de los programas (adaptación documento reconocido)
Salida digital de datos
Interfaz (Plataforma única)
Manual del programa
Informe de salida
Impresión de la etiqueta de eficiencia energética
Cambios específicos en los programas simplificados
Análisis de fiabilidad
13
Propuestas de prEN ISO/DIS 5200-1 no contempladas en los programas (edición 2006)
Opaque elements
 Double skin with energy saving features
 Integrated solar roof structures
 Thermal bridge insulation
Transparent elements
 Switchable glazing
 Translucent elements
 Solar shading control
Air flow (passive)
 Air tightness of the envelope
 Natural ventilation devices (manual or
automatically controlled)
Thermal zoning
 Sunspaces (including glazed balconies, etc.)
 Buffer spaces (intermediate comfort)
 Atria
Space heating
 District heating
 Fuel Cells
 Heat pumps (source: exhaust air, ground one and
two probes)
 Cogeneration (small units to large units)
 Thermal solar heating
 Low and high temperature heating
 Advanced control systems
Space cooling
 Cooling units with a range of efficiencies and
energy carriers (electricity, gas, oil)
 Heat pumps (ground coupled)
 Advanced control systems
 Delivery of cold through radiators, building
elements (floor, ceiling, wall) or vents
 Passive cooling (e.g. night ventilation to cool the
building down, controlled solar shading)
Ventilation



Balanced ventilation systems
Heat recovery
Demand controlled mechanical ventilation

Night ventilation for cooling purposes
Lighting
 Daylight systems
 Detection of user presents
 Advanced control (dimming control)
Renewable energy techniques
electricity (building coupled)
 PV panels
 Wind turbines
 Cogeneration units
providing
Índice
•
•
•
•
•
•
Marco reglamentario
Energética de los edificios existentes.
Corrección y Calibración.
Caracterización para líneas base.
Gestión energética
Consideraciones finales
Hoja de ruta de la eficiencia
energética en edificios existentes
• Monitorización de consumo energético.- ¿Cuánto de
consume, en que usos?. Toma de datos, análisis y
desglose de consumos
• Diagnóstico.- ¿es razonable el consumo?: indicadores y
referencias.
• Tratamiento.- ¿Qué debo hacer para reducirlo?, ¿hasta
dónde es razonable la reducción? : Optimización de las
MAES.
• Seguimiento.- ¿Está funcionando el tratamiento en la
medida que se esperaba?. ¿Cómo puedo mejorarlo?:
Verificación de ahorros y gestión energética.
Indicadores
IDEAL
IDEAL
DCAL
 RDCAL DREF
 RD REF
CCLIMA 

 CETP VAGUA  CETS VAIRE
ηPC
ηPF
IDEAL
IDEAL
DCAL
 RDCAL DREF
 RD REF
CCLIMA 

 CETP VAGUA  CETS VAIRE
ηPC
ηPF
Planta Enfriadora
IDEAL
IDEAL
DCAL
 RDCAL DREF
 RD REF
CCLIMA 

 CETP VAGUA  CETS VAIRE
ηPC
ηPF
Planta Enfriadora
IDEAL
IDEAL
DCAL
 RDCAL DREF
 RD REF
CCLIMA 

 CETP VAGUA  CETS VAIRE
ηPC
ηPF
Planta Enfriadora
IDEAL
IDEAL
DCAL
 RDCAL DREF
 RD REF
CCLIMA 

 CETP VAGUA  CETS VAIRE
ηPC
ηPF
Planta Enfriadora
Ejemplo de referencias totales y parciales
Índice
•
•
•
•
•
•
Marco reglamentario
Energética de los edificios existentes.
Corrección y Calibración.
Caracterización para líneas base.
Gestión energética
Consideraciones finales
Hoja de ruta de la eficiencia
energética en edificios existentes
• Monitorización de consumo energético.- ¿Cuánto de
consume, en que usos?. Toma de datos, análisis y
desglose de consumos
• Diagnóstico.- ¿es razonable el consumo?: indicadores y
referencias.
• Tratamiento.- ¿Qué debo hacer para reducirlo?, ¿hasta
dónde es razonable la reducción? : Optimización de las
MAES.
• Seguimiento.- ¿Está funcionando el tratamiento en la
medida que se esperaba?. ¿Cómo puedo mejorarlo?:
verificación de ahorros y gestión energética.
Evaluación vía simulación de alternativas energéticas sobre
un edificio en base al coste del ciclo de vida
Situación inicial
Nivel de rentabilidad óptima
(cost-optimal)
Situación actual
Alternativa
óptima a 30
años vista
COSTE CICLO DE VIDA
232.95
21.10
COSTE CICLO DE VIDA
10%
-5% +5%
COSTE CICLO DE VIDA
GRÁFICOS DE RESULTADOS TÉCNICO-ECONÓMICOS
COSTE CICLO DE VIDA
Coste de Ciclo
de Vida
(30 años)
UYU/m2
232.95
GRÁFICOS DE RESULTADOS TÉCNICO-ECONÓMICOS
COSTE CICLO DE VIDA
GRÁFICOS DE RESULTADOS TÉCNICO-ECONÓMICOS
SOBRECOSTE
Sobrecoste
inicial
UYU/m2
15
Muros
% de casos
Cubiertas
% de casos
Ventanas
% de casos
MTA0
14%
0%
0%
14%
0%
0%
14%
0%
0%
14%
0%
0%
43%
0%
0%
CTA0
0%
14%
14%
0%
0%
0%
14%
29%
0%
0%
0%
0%
0%
29%
0%
0%
0%
0%
VSPS0
100%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
MTAILV35
MTAILV50
MTAILV100
MNTED
MNTSF
MTB0
MTBEPS30
MTBEPS50
MTBEPS100
MTBILV35
MTBILV50
MTBILV100
MNTED
MNTSF
CTAEPS30
CTAEPS50
CTAEPS100
CTAEPS150
CTAILV35
CTAILV50
CTAILV100
CTAILV150
CNTED
CNTSF
CTB0
CTBILV35
CTBILV50
CTBILV100
CTBILV150
CNTED
CNTSF
VSPS1
VSPS2
VSPS3
VDHSPS0
VDHSPS1
VDHSPS2
VDHSPS3
VDHRPS0
VDHRPS1
VDHRPS2
VDHRPS3
GRÁFICOS DE RESULTADOS TÉCNICO-ECONÓMICOS PERIODO DE AMORTIZACION (AÑOS)
Periodo
Recuperación
Capital
Años
8
Muros
% de casos
Cubiertas
% de casos
Ventanas
% de casos
MTA0
11%
11%
11%
6%
0%
0%
17%
6%
6%
6%
11%
11%
6%
0%
0%
CTA0
0%
6%
0%
33%
0%
11%
6%
44%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
VSPS0
78%
0%
0%
0%
22%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
MTAILV35
MTAILV50
MTAILV100
MNTED
MNTSF
MTB0
MTBEPS30
MTBEPS50
MTBEPS100
MTBILV35
MTBILV50
MTBILV100
MNTED
MNTSF
CTAEPS30
CTAEPS50
CTAEPS100
CTAEPS150
CTAILV35
CTAILV50
CTAILV100
CTAILV150
CNTED
CNTSF
CTB0
CTBILV35
CTBILV50
CTBILV100
CTBILV150
CNTED
CNTSF
VSPS1
VSPS2
VSPS3
VDHSPS0
VDHSPS1
VDHSPS2
VDHSPS3
VDHRPS0
VDHRPS1
VDHRPS2
VDHRPS3
Problemas asociados al uso de
simulaciones en edificios existentes
– Necesitan la recopilación de información técnica sobre el
edificio muchas veces no disponible y por tanto tienen
incertidumbres respecto a datos de entrada.
– Posibles discrepancias entre el consumo estimado y el real
(debidas a los modelos, al uso real del edificio, al
mantenimiento de instalaciones, a las temperaturas de
consigna de instalaciones etc.)
Principales barreras a la eficiencia energética
Granada
viviendas
calefacción
Sevilla
viviendas
calefacción
Diferencias entre
consumo medido y
consumo calculado
Alternativas
–Procedimiento de simulación
corregido a partir de las
medidas.
–Procedimiento de simulación
calibrado con las medidas (se
cambian los datos de partida
inciertos hasta que las medidas
coinciden con el pronóstico que
da el programa).
Corrección de resultados
con medidas / facturas
Clima real
Edificio
situación
inicial
Monitorización
Facturas
Resultados
medidos
Resultados reales
Normalizados
clima y uso
Normalización del clima
• Severidades climáticas estándar vs. Severidades
climáticas de años reales
SCI
2
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1
0.9
2007
0.8
2008
0.7
2009
0.6
2010
0.5
2011
0.4
Referencia
0.3
0.2
0.1
0
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
38
Normalización del clima
• Severidades climáticas estándar vs. Severidades
climáticas de años reales
SCI
2
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
2007
1.1
2008
1
0.9
2009
0.8
0.7
2010
0.6
0.5
2011
0.4
0.3
Referencia
0.2
0.1
0
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
Sevilla
Madrid
Burgos
39
Edificio
situación
inicial
Datos Geométricos/ Constructivos
Datos instalaciones
Clima real
Monitorización
Facturas
Condiciones operacionales/funcionales
estándar
Programa de
simulación
Comportamiento
simulado del edificio
en
condiciones estándar
Clima
estándar
Resultados
medidos
Resultados reales
Normalizados
clima y uso
Edificio
situación
inicial
Datos Geométricos/ Constructivos
Datos instalaciones
Clima real
Monitorización
Facturas
Condiciones operacionales/funcionales
estándar
Programa de
simulación
Clima
estándar
Resultados simulados
en condiciones
estándar
Resultados
medidos
Resultados medidos
normalizados
clima y uso
Corrección
Programa de
simulación
Ejemplo de corrección
edificio docente Sevilla
Edificio
situación
inicial
Datos G/C
Datos instalaciones
Condiciones operacionales/funcionales
de referencia
Programa de
simulación
corregido
Resultados de la
simulación
Proposición de
MAES con criterios
de viabilidad
económica
Clima de referencia
TMY / TRY
Índice
•
•
•
•
•
•
Marco reglamentario
Energética de los edificios existentes.
Corrección y Calibración.
Caracterización para líneas base.
Gestión energética
Consideraciones finales
Hoja de ruta de la eficiencia
energética en edificios existentes
• Monitorización de consumo energético.- ¿Cuánto de
consume, en que usos?. Toma de datos, análisis y
desglose de consumos
• Diagnóstico.- ¿es razonable el consumo?: indicadores y
referencias.
• Tratamiento.- ¿Qué debo hacer para reducirlo?, ¿hasta
dónde es razonable la reducción? : Optimización de las
MAES.
• Seguimiento.- ¿Está funcionando el tratamiento en la
medida que se esperaba?. ¿Cómo puedo mejorarlo?:
verificación de ahorros y gestión energética.
Verificación de ahorros
El ahorro vinculado a la mayoría de las
medidas de mejora de la eficiencia
energética no puede medirse de forma
directa
Ahorro de energía = Energía de referencia ajustada – Energía real medida
Energía
Energía de referencia
Implantación mejora
Periodo base
Periodo demostrativo
de ahorro
Tiempo
Se puede hacer con el programa de
simulación calibrado
Edificio
situación
inicial
Equipo
monitorización
Edificio
situación
inicial
Clima real
Equipo
monitorización
Resultados
medidos
Modelo
caracterización
inversa
Situación inicial
Edificio
situación
mejorada
Modelo
caracterización
inversa
Situación inicial
Consumo estimado
situación inicial
Clima real
Equipo
monitorización
Consumo medido
situación mejorada
Edificio
situación
mejorada
Modelo
caracterización
inversa
Situación inicial
Consumo estimado
situación inicial
Clima real
EVALUACIÓN DE
AHORRO
Equipo
monitorización
Consumo medido
situación mejorada
El modelo de caracterización inversa
𝐶𝐸𝑆𝑇−𝐶𝐿𝐼𝑀𝐴 𝑡 = 𝑃𝐶𝐿𝐼𝑀𝐴 𝑡 + 𝐷𝐶𝐿𝐼𝑀𝐴 (𝑡
Limitaciones debidas a la
monitorización
“no puedo medir todo, y
tampoco con la calidad
suficiente”
El modelo de caracterización inversa
𝐶𝐸𝑆𝑇−𝐶𝐿𝐼𝑀𝐴 𝑡 = 𝑃𝐶𝐿𝐼𝑀𝐴 𝑡 + 𝐷𝐶𝐿𝐼𝑀𝐴 (𝑡
𝑚
𝐶𝐼 𝑍 =
𝑚
𝑎𝑖 · 𝑇𝑆𝐴 (𝑧 − 𝑖 +
𝑖=0
𝑚
𝑏𝑖 · 𝑇𝐼𝑁𝑇 (𝑧 − 𝑖 +
𝑖=1
𝑛
𝑐𝑖 · 𝐺𝐼(𝑧 − 𝑖 +
𝑖=1
𝑑𝑖 · 𝐶𝐼(𝑧 − 𝑖
𝑖=1
Índice
•
•
•
•
•
•
Marco reglamentario
Energética de los edificios existentes.
Corrección y Calibración.
Caracterización para líneas base.
Gestión energética
Consideraciones finales
Gestión energética
• La caracterización inversa permite la detección
precoz de disfunciones en la instalación
• La caracterización inversa permite la
optimización de estrategias de operación
especialmente si se usan sistemas de
almacenamiento (predicción de demanda a 15
minutos, 1 hora, 1 día…)
Proyecto Chorus
ACUMULADOR SOLAR TERMICO
EDIFICIO
Agua Caliente
RENOVABLES
PC VISOR (SCADA WEB)
ETH
OPERATING STATION
MULTIPORT
BATERIA
DC
CONSUMOS
AC
GAS
ELECTRIDAD
COGENERACIÓN
17 Octubre 2013
GAS
AC
Agua Caliente
AC AUX.
DEMANDA
CHORUS - OPTIMIZADOR ENERGÉTICO
Índice
•
•
•
•
•
•
Marco reglamentario
Energética de los edificios existentes.
Corrección y Calibración.
Caracterización para líneas base.
Gestión energética
Consideraciones finales
Consideraciones finales (I)
• El sector hospitalario es un gran consumidor de
energía. Es esencial acometer de manera masiva
medidas tendentes a mejorar la eficiencia
energética en los edificios existentes.
• La reglamentación a través de los NZEB va a
acompañar las medidas anteriores.
• La principal barrera para la implementación de
MAES es la falta de fiabilidad a la hora de la
toma de decisiones y de credibilidad a la hora de
valorar los resultados de las intervenciones
Consideraciones finales (II)
• Conseguir un edificio NZEB requiere el uso de
herramientas de simulación corregidas o
calibradas y una posición audaz a la hora de
establecer el catálogo de alternativas.
• Es imprescindible demostrar que los ahorros
predichos se han conseguido e implementar
políticas de gestión energética para realimentar el
proceso (más medidas sobre el mismo edificio y/o
el tratamiento de otros edificios).
• Lo mejor no es casi nunca lo más complejo.
CARACTERIZACIÓN DE EDIFICIOS A
PARTIR DE MEDIDAS, COMBINANDO
AUDITORÍAS Y PROCEDIMIENTOS DE
SIMULACIÓN.
Gracias por su
atención
Servando Álvarez Domínguez
Catedrático Ingeniería Energética