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CTE y la Eficiencia Energética

Soluciones a la eficiencia energética en edificios y viviendas de la normativa del CTE con el sistema de domótica e inmótica KNX.

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Antonio Moreno de Jung

Los acuerdos adoptados a nivel internacional para la reducción de los gases que provocan el efecto invernadero, entre ellos el CO2, y que se derivan de los compromisos adquiridos en el protocolo de Kyoto, están teniendo sus repercusiones en diferentes ámbitos, entre ellos el sector de la construcción. El nuevo Código Técnico Edificación (CTE), y su documento básico HE para ahorro de energía, y el RD 47/2007, por el que se establece la calificación de eficiencia energética para edificios y viviendas, son dos aspectos normativos que van a influir mucho en las edificaciones construidas a partir de ahora.

El origen de todos estos cambios a nivel normativo tienen su origen en la Directiva europea 2002/91/CE EPBD, para cumplimiento de Kioto, de la que se derivan, por un lado, el CTE, y su documento básico HE para ahorro de energía, y el RD 47/2007, por el que se establece la calificación de eficiencia energética para edificios y viviendas. El nuevo CTE ya es de obligado cumplimiento para todos los proyectos visados actualmente y también es obligatoria la obtención de la calificación energética de cualquier edificio o vivienda de nueva construcción, o ya existente, siempre que se pretenda vender o alquilar.

1. EL NUEVO CÓDIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN

Desde su creación y progresiva entrada en vigor entre los años 2006 y 2007, este documento ha tenido una influencia notable en las construcciones que se realizan actualmente. Uno de sus apartados importantes es el Documento básico HE para ahorro de energía. Consta de 5 apartados:

Exigencia básica HE 1: Limitación de demanda energética

El contenido de este capítulo se centra principalmente en la envolvente del edificio, regulando su concepto arquitectónico. El edificio que se encuentra en un clima predominantemente cálido no debería tener grandes aberturas orientadas hacia el sur, para evitar su sobrecalentamiento en verano, con el consiguiente consumo en refrigeración. En el caso del edificio en la zona fría, interesa que sus aberturas estén orientadas al sur, para ahorrar en calefacción.

Además de estos conceptos arquitectónicos, establece unos mínimos aislamientos en fachadas y forjados exteriores, cubiertas, puertas y ventanas, entre otros elementos. El objetivo es que el edificio tenga las menores pérdidas energéticas posibles: Ahorro pasivo de energía.

Exigencia básica HE 2: Rendimiento de las instalaciones térmicas

Este apartado se limita a especificar que “los edificios dispondrán de instalaciones térmicas apropiadas destinadas a proporcionar el bienestar térmico de sus ocupantes”. No desarrolla más, haciendo referencia al RITE.

Exigencia básica HE 3: Eficiencia energética en instalaciones de iluminación

Esta exigencia es de obligado cumplimiento en edificaciones de nueva construcción; rehabilitación de edificios con superficie mayor de 1.000 m2, donde la reforma afecte a más de un 25% de la superficie iluminada; o reformas de locales y edificios comerciales, donde se renueve la iluminación.

Exigencia básica HE 4: Contribución solar mínima de ACS

Los edificios que tengan demanda de agua caliente o dispongan de piscina, deberán cubrir una parte de su demanda mediante placas solares.

Exigencia básica HE 5: Contribución fotovoltaica mínima

Algunos tipos de edificaciones deberán disponer de placas fotovoltaicas para producción de energía eléctrica.

2. EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE ILUMINACIÓN

Esta exigencia básica HE 3, descrita en el apartado anterior, establece los siguientes requerimientos para las instalaciones de iluminación:

  • Toda zona dispondrá como mínimo de encendido manual. No se aceptan encendidos desde el cuadro,
  • Las zonas de uso esporádico dispondrán de encendido temporizado o detección de presencia,
  • Se instalarán sistemas que regulen el nivel de iluminación en función de la luz natural, en todas las luminarias situadas en primera línea paralela hasta 3 metros de las ventanas, y en las situadas bajo lucernarios.

El primero de estos tres puntos se puede resolver bien con interruptores convencionales. En cambio, la combinación de los dos siguientes hace muy recomendable la implantación de un sistema de control en el edificio:

La combinación de la tecnología KNX con las reactancias DALI (Digital Addressable Lighting Interface) para fluorescencia representa una muy buena solución para cumplir con estos requisitos. Las reactancias DALI son de equipos digitales direccionables y regulables en intensidad de forma individual. De esta forma queda la iluminación totalmente integrada en el sistema KNX. Esta tecnología ofrece una interesante flexibilidad al edificio, puesto que permite que en un futuro se puedan reagrupar las reactancias en encendidos diferentes a los configurados actualmente, sin necesidad de tocar el cableado; simplemente reprogramando los equipos. La firma Jung dispone de un interface DALI/KNX de Jung. De esta forma queda la iluminación totalmente integrada en KNX.

Ahorro energético en iluminación

La aportación de KNX a la iluminación se concreta en la regulación de la intensidad de la iluminación fluorescente en función de la aportación de luz natural exterior, tal y como exige el CTE. Unos sensores repartidos convenientemente por esa franja de 3 m. a partir de las ventanas, miden el nivel de luz que hay en el interior del edificio, y lo comparan con una consigna prefijada, que es un nivel de luz adecuado para trabajar. En función de la diferencia entre el nivel existente y el deseado, los sensores envían a través de KNX las órdenes a las reactancias para que regulen su intensidad. Si hay un aporte suficiente de luz exterior, la iluminación interior se regula en un rango que puede llegar hasta el 3% de su valor máximo, o apagarse totalmente, con el ahorro energético que supone.

Grafico 1 Determinacion del nivel de sombras CTE Jung KNX

Gráfico 1: Determinación del nivel de sombras para cada planta del edificio

Detección de presencia

Los detectores de movimiento o de presencia KNX de JUNG son una buena solución para cumplir con el segundo punto de la exigencia básica HE 3. Cuando se detecta movimiento, el sistema envía una orden de encendido a la luminaria para que mantenga la luz encendida. Mientras se siga detectando movimiento la luz no se apagará. Una vez se deja de detectar movimiento, se pone en marcha una temporización, tras la cual se apaga la luz. De esta forma se obtiene también un significativo ahorro. Los detectores llevan también incorporado un sensor para que la iluminación solamente actúe cuando se detecta movimiento, y además el nivel de luz ambiental está por debajo de un determinado umbral.

Hay algunas situaciones que quedan excluidas de la obligatoriedad de disponer de regulación de la luz interior en función de la que entre del exterior. Se excluyen habitaciones de hospital, hoteles y zonas comunes en edificios de viviendas. También se excluyen fachadas bajo importante influencia de sombra, que puede ser causada por un edificio próximo.

El gráfico 1 (Determinación del nivel de sombras para cada planta de edificio) está extraído del CTE. En este caso, para que sea obligatorio el uso de regulación de luz en función natural, el ángulo correspondiente a la planta del edificio tiene que ser mayor de 65º.

Programa LIDER Composicion de Cerramientos CTE Jung KNX

Gráfico 2: Programa LIDER: Composición de Cerramientos

3. PROGRAMAS DE CÁLCULO PARA EL CUMPLIMIENTO DEL CTE

Aunque existen diferentes métodos informáticos para calcular si un proyecto cumple o no con el CTE, la Administración por mediación del IDAE (Instituto para la Diversificación y el Ahorro Energético) pone a disposición del proyectista el programa LIDER (Limitación de la Demanda Energética). Este programa se centra en aspectos constructivos de la vivienda o del edificio y en sus cerramientos.

Grafico Programa LIDER Edificio 3D CTE Jung KNX

Gráfico 3: Programa LIDER: Edificio 3D

En el gráfico 2 vemos una captura de pantalla del programa LIDER, donde se especifica la composición de uno de los muros de un proyecto de ejemplo. Una vez determinada la composición de todos los cerramientos se procede a dibujar el edificio en 3 D con el programa, siendo el resultado como en el gráfico 3. Finalmente, en función de toda la composición y diseño del edificio y de la zona climática en que se encuentre, el programa calcula el resultado y lo presenta según el gráfico 4.

Grafico Programa LIDER Resultados CTE Jung KNX

Gráfico 4: Programa LIDER: Resultados

El edificio ejemplo cumpliría, porque tanto en calefacción como en refrigeración tiene una demanda energética que está por debajo de la demanda que tendría un edificio de referencia que el programa propone.

4. PROGRAMAS DE CÁLCULO PARA LA EFICIENCIA ENERGÉTICA

Una vez calculado el comportamiento pasivo del edificio, ante pérdidas de calefacción y refrigeración, el siguiente paso es el cálculo de su eficiencia energética. Se trata de añadir a los aspectos constructivos reflejados en el LIDER las instalaciones térmicas y de iluminación de las que dispone el edificio, y con eso calcular los Kg de CO2 por m2 y año que el edificio emitirá a la atmósfera.

Grafico Etiqueta de Calificacion Energetica CTE Jung KNX

Gráfico 5: Etiqueta de Calificación Energética

Es decir, la calificación de eficiencia energética de un edificio o vivienda es la expresión del consumo energético estimado necesario para satisfacer la demanda energética del edificio, en condiciones normales de funcionamiento y ocupación. Se obtiene por comparación con edificio de referencia. El resultado es una letra que puede ir de la A a la G (gráfico 5).

El RD 47/2007 no establece un mínimo de eficiencia energética; se puede poner en el mercado un inmueble calificado como G, sin que ello conlleve ningún impedimento legal. La obligatoriedad consiste en que el comprador conozca cuál es esta calificación, para que sepa el comportamiento energético del inmueble que está comprando o alquilando. Para incentivar la construcción de inmuebles eficientes, existe un plan de subvenciones.

Los programas de cálculo utilizados para sacar la calificación energética de un inmueble son por un lado el CALENER VYP (Viviendas y pequeño terciario) y el CALENER GT (Gran Terciario).

El VYP es una opción sencilla para realizar el cálculo en proyectos de poca envergadura. Fundamentalmente se alimenta de los datos introducidos en el programa LIDER, añadiendo de forma muy sencilla las instalaciones de climatización y ACS. Dispone de unas tablas internas donde quedan establecidos tanto los horarios de funcionamiento de la iluminación en cada zona del inmueble, como las temperaturas de consigna en cada franja horaria, etc. Es decir, el programa CALENER VYP no da demasiadas opciones para reflejar lo que la domótica puede aportar a la eficiencia energética.

Grafico Tablas Horarias en CALENER GT CTE Jung KNX

Gráfico 6: Tablas horarias en CALENER GT

El programa CALENER GT es más completo. Aunque está pensado para el gran terciario, también es aplicable al pequeño terciario y a la vivienda. Este programa sí que permite modificar las tablas horarias de funcionamiento tanto de la iluminación como de la climatización en cada zona. Para ello, dispone de una pantalla (gráfico 6) para el caso de la climatización:

Mediante el sistema KNX podemos establecer programaciones horarias, o incluso hacer que el sistema “capte” la presencia de personas dentro del inmueble, y en función de eso ir ajustando las temperaturas de consigna. En el ejemplo de la figura, vemos que por ejemplo durante la noche la temperatura está a 18 ºC, durante el día laborable, en horas de no ocupación, estará a 20 ºC, y en horas de ocupación pasamos a 21 ºC.

Grafico Sistema KNX CTE Jung

Gráfico 7: Esquema Sistema KNX

5. EL SISTEMA KNX

La aportación que un sistema como el KNX puede realizar al ahorro energético mediante la detección de presencia, el control horario o la regulación automática de la iluminación, no solamente será algo palpable en la factura energética del edificio o vivienda, sino que además ayudará a mejorar la calificación energética.

KNX está basado en una topología descentralizada, en la cual sensores y actuadores se comunican entre sí mediante un par trenzado de baja tensión de seguridad, de 24 V (Gráfico 7). Cada componente va dotado de un acoplador de bus, BCU. Cuando se acciona cualquiera de los pulsadores se envía un telegrama al bus con una codificación determinada, que se compone básicamente de los datos a transmitir, y de la dirección del destinatario. Dicho telegrama será recibido por todos los actuadores del sistema, pero solamente el que tenga la dirección de destinatario será el que ejecute la orden.

El sistema es capaz de direccionar más de 11.500 componentes, siendo ampliable hasta multiplicar esa cifra por cuatro. Cada uno de los componentes puede disponer de varios canales, por lo que estamos ante un sistema modular de gran potencia. La programación se lleva a cabo mediante el software ETS, único para todos los fabricantes.

Detector de Presencia Jung KNX

Detector de Presencia del sistema KNX de Jung

6. APLICACIÓN AL AHORRO ENERGÉTICO EN ILUMINACIÓN Y CLIMATIZACIÓN

Cuando se trata de abordar el ahorro energético en iluminación y climatización, el detector de presencia KNX se convierte en pieza clave. Este aparato es capaz de detectar la presencia de una persona dentro de un despacho, y mantener las luces encendidas y la climatización conectada. Cuando la persona marcha, empieza a contar un primer tiempo de retardo, después del cual se apaga la luz.

Cuando regresa al despacho, la temperatura de consigna de la climatización vuelve a su nivel de confort, y la luz se enciende, siempre y cuando la luminosidad ambiente que proporciona la luz natural esté por debajo de un determinado nivel. Si la iluminación es regulable, el sensor de luminosidad es capaz de ajustar automáticamente el nivel de luz a un valor consignado, regulando la iluminación interior en función del aporte de luz natural.

El ahorro energético en climatización se puede apoyar de forma muy eficiente en un adecuado control de los cerramientos. En este control intervienen cuatro elementos, todos ellos interconectados por el bus KNX: controlador de estancia, detector de presencia, sensor de luminosidad y actuador de persianas.

Controlador de Estancia KNX de Jung

Controlador de Estancia del Sistema KNX de Jung

7. CONCLUSIÓN

Es evidente la aportación que un sistema como el KNX puede realizar a la eficiencia energética de una edificación, tanto bajo el punto de vista del ahorro real que proporciona, como por la mejora que puede suponer a la hora de obtener la calificación energética de la edificación. Este tipo de tecnologías aportan un gran valor añadido a edificios y viviendas, y pueden ser una pieza clave en la evolución que la construcción necesita experimentar para recuperar en la medida de lo posible los anteriores niveles de actividad.

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