Domótica e inmótica en la certificación energética

Comunicación presentada al II Congreso Smart Grids:

Autor

• Oscar Querol León, Director, CEDOM

Resumen

La Domótica y la Inmótica contribuyen a la eficiencia energética y por ello deben ser considerados en la certificación energética de edificios, pero los programas de cálculo para obtener la certificación energética no contemplan la aportación de la Domótica. Por ello, CEDOM ha elaborado un método de cálculo basado en la Norma española UNE-EN 15232 para contabilizar la contribución de la Domótica en la certificación energética de Edificios. Este método se ha presentado al Ministerio de Industria, Energía y Turismo como propuesta de documento reconocido del Código Técnico de la Edificación (CTE), para que posteriormente se incorpore en el texto del CTE y en los programas para obtener la calificación energética de edificios y viviendas.

Esta metodología tiene una relación directa con las Smart Grids, ya que por definición se trata de una “red eléctrica que integra de forma inteligente el comportamiento y acciones de todos los usuarios conectados para conseguir de forma eficiente un suministro eléctrico más sostenible, económico y seguro”. Al contabilizarse la domótica e inmótica en la certificación energética de viviendas y edificios se puede ver cómo esta tecnología contribuye a que el consumo energético de una vivienda o edifico sea más racional, logrando el objetivo de la Smart Grid de conseguir un suministro eléctrico eficiente.

Introducción

En el Código Técnico de la Edificación (CTE), que es el marco normativo que establece las exigencias que deben cumplir los edificios en relación con los requisitos básicos de seguridad y habitabilidad, se establecen requisitos sobre eficiencia energética en los documentos básicos DB HE (Ahorro energético), DB SI (seguridad en caso de incendio), DB SUA (seguridad de utilización y accesibilidad) y DB HS (Salubridad).

Por otra parte, en el Real Decreto 235/2013 se recogen los requisitos relativos a la certificación energética de edificios existentes y de nueva construcción. Para obtener la calificación energética de un edificio o vivienda se puede hacer uso de documentos reconocidos, que son documentos técnicos sin carácter reglamentario que cuentan con el reconocimiento conjunto del Ministerio de Industria, Energía y Turismo (MINETUR) y del Ministerio de Fomento.

Metodología propuesta

A continuación se detallan las etapas de las que consta la metodología con la que se  puede determinar la aportación de la domótica y la inmótica a la calificación energética de un edificio o vivienda utilizando la aplicación informática CALENER y la Norma UNE-EN 15232. En paralelo se explica un ejemplo de aplicación a un edificio de viviendas en el que se ha realizado una rehabilitación de sus 16 viviendas y 2 locales comerciales. Se ha instalado un sistema de control domótico tanto en las viviendas como en las zonas e instalaciones comunes, con el fin de mejorar la eficiencia energética de las instalaciones comunitarias, la eficiencia energética de las instalaciones particulares y el confort de las viviendas.

Evaluación de la calificación energética del edificio o vivienda mediante las aplicaciones reconocidas por el MINETUR y sin tener en cuenta ningún sistema de control y automatización.

Para esta etapa, es necesario disponer de los datos técnicos del edificio, como por ejemplo orientación del edificio, año de construcción, distribución.

Por aplicación del programa CALENER se obtiene la calificación energética del edificio considerando que no se ha instalado ni domótica ni inmótica. La aplicación de este programa proporciona las emisiones de CO2 debidas al consumo energético. Al referirlas a un edificio de referencia según la misma aplicación, se obtiene la calificación energética del edificio, a la cual se le otorga una letra (“A” para los edificios más energéticamente más eficientes hasta la “G” para los edificios energéticamente menos eficientes), tal como se muestra en la figura 1.

La calificación energética del edificio según la aplicación CALENER se obtiene dividiendo T por T’, según se muestra en la tabla 1.

En la siguiente tabla 2 se dan los resultados obtenidos por aplicación del programa CALENER:

Según estos resultados, la calificación energética del edificio que sirve de ejemplo de aplicación de la metodología sería C con un índice de 6,8, resultado de sumar los índices correspondientes a calefacción (1,7), refrigeración (4,2) y ACS (0,9) tal como se muestra.

Determinación de la clase del sistema de control y automatización mediante la Norma UNE-EN 15232

En esta etapa es necesario conocer las características y funciones del sistema de control y automatización. La clase del sistema de control y automatización se obtiene rellenando la tabla 1 “Lista de funciones y asignación a las clases de eficiencia de la BACS (siglas en inglés de “Sistema de Automatización y Control del Edificio”)” de la Norma UNE-EN 15232 (a modo de ejemplo, en la tabla 3 se muestra un extracto de la tabla correspondiente al control de la iluminación rellenada para el edificio del ejemplo que ilustra esta metodología).

En la tabla 1 de dicha norma se listan para cada aplicación (control de ocupación, control de iluminación natural, control de persianas, etc.) cuales son las posibles opciones de control, y en qué grado pueden estar implementadas en el edificio.

Para cada una de las opciones se debe rellenar uno de los cuadros sombreados de la tabla 1 de la Norma UNE-EN 15232, debiéndose marcar el que otorgue mayor clase a esa característica (la mayor clase es la “A” y la menor es la “D”). Debe aclararse que para cada sección de la tabla el resultado será una única letra.

Si en el sistema de control y automatización de la vivienda o el edificio no se ha implementado alguna de las funciones de la tabla 1 se puede indicar que “NO APLICA”, justificando el porqué no se ha considerado.

La clase energética del sistema de control y automatización será la menor de todas las clases obtenidas por cada una de las funciones evaluadas. Se obtiene tras haber rellenado todos los cuadros sombreados relativos a las funciones que sean de aplicación, y se indica con una letra de la “A” (Elevada eficiencia energética) a la “D” (no eficiente energéticamente) tal como se muestra  en la figura 2.

Estas letras de la clase energética del sistema de control no se deben confundir con las de la calificación energética del edificio o vivienda.

En el ejemplo que ilustra el procedimiento, el sistema de automatización y control aplicado tiene las siguientes funciones:

En las zonas comunes, el edificio dispone de:

• Iluminación: La iluminación estará controlada por el sistema domótico del edificio mediante unos sensores de presencia con sensores de iluminación. Así se realizará un control de iluminación estableciendo un umbral mínimo de la misma que encienda las luces al detectar presencia siempre y cuando se supere dicho umbral. Se establece un nivel de alumbrado para el tránsito de personas, mejorándose el ahorro energético y la calidad visual y la seguridad en las zonas comunes.
• Mantenimiento de las Instalaciones: Los dispositivos tanto de climatización como de iluminación están comunicados. De esta manera, permiten que, en caso de que se desee, se pueda realizar el mantenimiento de las instalaciones de manera preventiva o reactiva ya que se indican las averías que puedan ocasionarse en las mismas, agilizando el proceso de detección y reparación de las mismas.
• Monitorización de las instalaciones: Se puede instalar un sistema de gestión del edificio o un panel para poder monitorizar el estado de la instalación.

En las viviendas tipo se ha instalado control y automatización para:

• Iluminación: Los puntos de luz principales de la vivienda, estarán conectados a unos conectores ON/OFF. Gracias a la flexibilidad del sistema y en caso que se desee, se podrán sustituir por puntos de luz regulables.
• Climatización: Se ha diseñado el sistema disponiendo de dos zonas de climatización, una zona de “día” (zonas comunes y públicas de la vivienda), y otra zona de “noche” (zonas privadas). Habrá dos termostatos que controlarán el suelo radiante y el FanCoil.
• Persianas / cortinas: Conectadas al sistema domótico, con el fin de poderlas integrar a los escenarios deseados, aportando beneficios en luz, clima, seguridad, confort y ahorro energético.
• Escenas y Monitorización: Para la monitorización, temporización y escenas, se utilizará una pantalla táctil, con web-server, que permitirá el acceso y control remoto a la vivienda. Aparte, se dispondrá de una escena de buenas noches, que realizará el apagado de los puntos de luz de la zona diurna de la vivienda, el cierre de persianas de la zona diurna de la vivienda y el cambio de modos de los termostatos a modo noche para incrementar el confort y ahorro energético. También estará implementada la escena de salida del hogar, en la que se cierran todas las luces y persianas de la casa.

Posibilidades de ampliación del sistema de control y automatización

La vivienda, gracias al sistema domótico escogido y a la forma de plantear la instalación, está preparada para que pueda adoptar e integrar las nuevas tecnologías que vayan surgiendo.

Al cumplimentar la tabla de funciones del sistema de automatización y control del edificio según la Norma UNE-EN 15232, el resultado es una clase B de eficiencia del control (NOTA: como ejemplo se muestra un extracto de la tabla correspondiente al control de la iluminación – ver tabla 3).

Definición, según la Norma UNE-EN 15232, de los factores de corrección en función de la clase del sistema de control

A partir de la clase energética del sistema de control, por aplicación de las tablas 8 a 11 de la Norma UNE-EN 15232 se obtienen los factores de eficiencia energética térmica (f_BAC, HC) y eléctrica (f_BAC, el) de la BAC. Estos factores miden el impacto de las funciones de la BAC en el consumo anual energético del edificio e indican el consumo energético del edificio objeto respecto a un edificio de referencia.

El factor de eficiencia energética térmica (f_BAC, HC) evalúa el consumo de energía debido a la calefacción y la refrigeración y el factor de eficiencia energética eléctrica (f_BAC, el) mide el consumo de energía debido a la iluminación.

Si f_BAC, HC y f_BAC, el son menores de la unidad, significa que el edificio objeto consume menos energía que el edificio de referencia.

En la Norma UNE-EN 15232 se toma como referencia un edificio con un sistema de control y automatización de clase “C”, es decir, un sistema de control estándar de acuerdo a la figura X.

En el edificio del ejemplo, al tratarse de un edificio de viviendas se deben aplicar las tablas 9 y 11 de la Norma UNE-EN 15232, referentes a edificios residenciales. El factor de eficiencia para la energía térmica de una clase B, con un sistema de control y gestión avanzado es de 0,88. Esto significa que consume un 88% menos de energía térmica que el edificio de referencia considerado con un sistema de gestión y control estándar.

Obtención de la calificación energética corregida según la Norma UNE-EN 15232 según el sistema de control y automatización

La calificación energética del edificio obtenida mediante el programa CALENER se basa en que el edificio de referencia no dispone de ningún sistema de automatización y control.

Para poder comparar esta calificación con la obtenida empleando la Norma UNE-EN 15232, ambos sistemas deben tener la misma referencia por lo que se debe realizar un cambio de referencia en la Norma UNE-EN 15232. Por lo tanto, todos los datos del edificio se deben referenciar a un edificio en el que el sistema de control y automatización instalado no contribuye al ahorro energético. Por lo tanto, deben tomarse los factores de eficiencia energética  f_BAC, HC y f_BAC, el  correspondientes a la clase energética “D”.

A modo de ejemplo, en la tabla 4 se indica cómo se realiza este cambio de referencia aplicado al edificio de ejemplo que se está utilizando para ilustrar la metodología de uso.

Para el cálculo del factor de corrección que permite obtener la calificación energética por aplicación de la Norma UNE-EN 15232, es decir, teniendo en cuenta la domótica y la inmótica, se divide el factor de eficiencia del edificio objeto (el cual tiene en cuenta el sistema de control y automatización) por el factor de eficiencia del edificio de referencia (edificio con un sistema de control y automatización de clase D).

Las emisiones del edificio con sistema de control y automatización son las obtenidas por aplicación del programa CALENER multiplicadas por el factor de corrección. A partir de la calificación energética obtenida en el paso 1 se obtiene una nueva calificación gracias a la aportación de la domótica y la inmótica. Los resultados del edificio que se está estudiando son los siguientes:

El programa CALENER-VYP no da resultados de emisiones por iluminación.

Los resultados que se obtienen finalmente son los siguientes:

El resultado es un índice de 5,5, que se encuentra entre el rango de 3,4 y 6,5, correspondientes a la letra B según la figura 1. Por lo tanto se obtiene un edificio de viviendas que, considerando la contribución a la eficiencia energética del sistema de control y gestión, será certificado como edificio de calificación energética “B” mejorando así su calificación a partir de una calificación inicial “C”.

La calificación de este edificio según el procedimiento definido se ha presentado al ICAEN, Institut Català d’Energia, quien ha certificado energéticamente el edificio considerando el grado de control y gestión energética instalado.

Agradecimientos

Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), Institut Català d´Energia (ICAEN), AdRC Ingeniería, Schneider Electric, Somfy, La Salle – Universitat Ramon Llull.

Referencias

• http://www.minetur.gob.es/energia/desarrollo/eficienciaenergetica/certificacionenergetica/documentos reconocidos/programacalener/paginas/documentosreconocidos.aspxReal Decreto 314/2006, de 17 de marzo, por el que se aprueba el Código Técnico de la Edificación
• Real Decreto 235/2013, de 5 de abril, por el que se aprueba el procedimiento básico para la certificación de la eficiencia energética de los edificios
• UNE-EN 15232:2014 “Eficiencia energética de los edificios. Métodos de cálculo de la mejora de la eficiencia energética mediante la aplicación de sistemas integrados de gestión técnica de edificios”.