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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)

INGENIERO INDUSTRIAL

MEJORA DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE LA

CLIMATIZACIÓN DE UN EDIFICIO DE OFICINAS

Autor: Daniela López-Aparicio Lara

Director: Juan Sánchez Chatar

Madrid

Mayo 2013

UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)

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MEJORA DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE LA CLIMATIZACIÓN DE UN EDIFICIO DE OFICINAS

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MEJORA DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE LA

CLIMATIZACIÓN DE UN EDIFICIO DE OFICINAS

Autor: López-Aparicio Lara, Daniela.

Director: Sánchez Chatar, Juan.

Entidad Colaboradora: IPS SPAIN.

RESUMEN DEL PROYECTO

Introducción.

La climatización requiere elevados consumos de energía, representando una gran

parte del consumo energético final de un edificio. Por ello, a la hora de diseñar una

instalación, para disminuir el gasto energético y el impacto ambiental es fundamental

desarrollar un sistema eficiente energéticamente, a la vez que un sistema de calidad

proporcionando las condiciones de confort adecuadas.

El presente proyecto fin de carrera se elabora a partir de la instalación de climatización

prevista para un edificio de oficinas en Mechelen, Bélgica. El objeto principal del

proyecto es, a partir de la instalación prevista, proponer una instalación alternativa de

mayor eficiencia energética. Para la realización de este proyecto se va a situar el edificio

en Madrid, por lo que la instalación diseñada se adapta a la normativa en España.

Metodología.

El diseño de la instalación de climatización está condicionado por las cargas

térmicas del edificio. El cálculo de cargas, así como el diseño de la instalación de

climatización, se realiza con el programa CYPECAD MEP. En primer lugar, se elabora

el diseño del edificio mediante la descripción de sus elementos constructivos en CYPE.


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Figura 1 – Imagen 3D del diseño del edificio en CYPE

Una realizado el diseño del edificio, que cuenta con unos 5000 m², se realiza la

verificación de la exigencia de Limitación de Demanda Energética del Código Técnico

de la Edificación (CTE-HE1) mediante la aplicación informática LIDER. Se obtienen

valores inferiores a la demanda de referencia, por lo que se cumple tanto la demanda de

refrigeración como la de calefacción como se muestra en la tabla a continuación.

Tabla 1 – Resultados CTE-HE1 LIDER

Los datos de partida del cálculo de cargas térmicas están compuestos, además de por las

características constructivas, por las condiciones exteriores de cálculo y los usos de los

distintos recintos. Para cada recinto se definen las condiciones de temperatura y

humedad, la ocupación, la iluminación y la ventilación. Puesto que es un edificio de

oficinas, se aplica una calidad buena del aire interior, IDA 2, de acuerdo al Reglamento

de Instalaciones Térmicas en Edificios.

Dado que el proyecto se desarrolla a partir de la instalación de climatización prevista en

Bélgica, se elabora un estudio de esta instalación. El estudio incluye la descripción del

sistema, las características de los equipos, las características energéticas de la

instalación y finalmente el análisis del consumo de la instalación. La instalación

prevista es un sistema aire-agua a dos tubos, provisto de seis unidades de tratamiento de

aire, dos calderas de gas y dos chillers de un coeficiente de eficiencia frigorífica EER de

2.88 de clase de eficiencia energética C. El consumo de gas natural, calculado a partir

del consumo de ambas calderas teniendo en cuenta el horario de funcionamiento y la

carga parcial, es de 178200 m³/año aproximadamente. El consumo eléctrico final, que

viene principalmente de las unidades de tratamiento de aire y de los chillers, es de 232.2

kW.

Equipos Consumo Eléctrico

Unidades de Tratamiento de Aire 54.7 kW

Chillers 177.5 kW

Total: 232.2 kW

Tabla 2 – Consumo eléctrico de la instalación prevista

A partir de los resultados de las cargas térmicas y del estudio de la instalación prevista,

se desarrolla un sistema de climatización eficiente. En primer lugar, se ha actuado sobre

los elementos constructivos del edificio para reducir la demanda de energía, y con ello

mejorado la eficiencia global de la climatización. Dado que el edificio tiene una gran

parte de la fachada compuesta por ventanas, principalmente la facha orientada hacia el

sur, se ha decidido disminuir la ganancia solar del edificio utilizando unas ventanas de

Resultados Calefacción Refrigeración

% de la demanda de Referencia 85,3% 99,1%

Proporción relativa calefacción refrigeración 75,1% 24,9%


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doble vidrio de control solar y baja emisividad térmica, reduciendo así la demanda de

energía de refrigeración.

Una vez realizada la mejora en los elementos constructivos, se diseña la instalación de

climatización eficiente en CYPE. Se propone un sistema a cuatro tubos, que puede

funcionar tanto a modo de calefacción como refrigeración al mismo tiempo,

proporcionando la flexibilidad necesaria a un edificio con muchos usos distintos, ya que

este edificio incluye cantina, cocina, laboratorios, vestuarios y sala de conferencias

además de oficinas. Las seis unidades de tratamiento de aire se dimensionan a partir de

la ventilación necesaria que se ha calculado en el cálculo de cargas. En las unidades de

tratamiento de aire se incorporan recuperadores de calor, que aprovechan las

características térmicas del aire de extracción para el aire de impulsión. En las unidades

de tratamiento de aire que suministran zonas donde no se puede recircular el aire de

extracción dadas las características de los locales, como la cocina, los vestuarios y los

laboratorios, se incorporan recuperadores sin mezcla de aire entre la extracción y la

impulsión, mediante intercambiadores de calor de placas.

La instalación propuesta cuenta con un total de 73 fancoils, para los que se ha calculado

su potencia frigorífica y calorífica necesaria a partir de los resultados del cálculo de

cargas. A su vez, para el cálculo de la potencia necesaria de las calderas y los chillers, se

tienen en cuenta las potencias caloríficas y frigoríficas, respectivamente, de la suma de

los fancoils y de las unidades de tratamiento de aire. Se obtiene un total de potencia

mínima necesaria de 880.38 kW de calefacción y 566.43 kW de refrigeración,

distribuido en dos unidades de generación de cada tipo, ya que se mantiene la

configuración prevista de dos unidades de calderas y de chillers puesto que permite el

fraccionamiento de la potencia. Las calderas propuestas son de biomasa de pellets ya

que tienen un rendimiento similar al de las calderas de gas utilizando una fuente de

energía renovable. Asimismo, se incorporan bombas con variador de frecuencia, que

ajustan su velocidad a las condiciones reales de funcionamiento por lo que reducen su

consumo.

Resultados.

A la hora de realizar un diseño de una instalación de climatización adaptada a otro

país se deben tener en cuenta las características de ese país que afecten al diseño,

concretamente la normativa a aplicar, así como el clima, que condiciona las necesidades

térmicas del edificio. En este caso, las diferencias del clima entre Bélgica y España,

concretamente entre Mechelen y Madrid, que tienen una diferencia de temperatura

media mensual entre 3 °C en algunos meses de invierno y 8 °C en verano más en

Madrid, suponen unas necesidades térmicas de calefacción mayores en Bélgica y de

refrigeración mayores en Madrid. Asimismo, se ha observado que en Bélgica se ha

utilizado una calidad de aire IDA 3 para la ventilación del edificio porque no se requiere

una IDA 2, como especifica el RITE en España para edificios de oficinas.


6

Se obtiene la calificación energética del edificio con la instalación de climatización

diseñada mediante el programa Calener de eficiencia energética de edificios,

obteniéndose una clase C de eficiencia global del edificio y los siguientes resultados:

Clase de Eficiencia Energética

Demanda Calefacción C

Demanda Refrigeración D

Emisiones calefacción B

Emisiones refrigeración B

Tabla 3 – Resultados calificación energética

Posteriormente, se decide optimizar la instalación diseñada mediante el cambio de la

eficiencia de los equipos de generación de frío, aumentándolo de una clase C de 2.88,

como el previsto en Bélgica, a una clase A. Con esta instalación, se vuelve a realizar una

calificación energética con Calener. Se obtiene un aumento de clase B de emisiones de

de refrigeración como se muestra en la tabla anterior, a una clase A. Este cambio

mejora la eficiencia global de la instalación pasando de obtener unas emisiones totales

de 93.3 kg /m² en el primer caso a 91.4 kg /m² en el segundo, aproximándose

más a la obtención de una clase B, como se muestra a continuación.

Figura 2 – Mejora de la calificación energética global

El aumento de la calificación energética del edificio supone una disminución de

consumo de energía final, de consumo de energía primaria y de emisiones de totales

como se muestra a continuación.

Resultados Por metro cuadrado Anual

Calener 1 Calener 2 Calener 1 Calener 2

Consumo energía final (kWh) 143.8 140.9 988704.1 968598.5

Consumo energía primaria (kWh) 374.3 366.7 2573596.8 2521262.0

Emisiones (kg 93.3 91.4 641681.1 628618.1

Tabla 4 – Disminución en el consumo total de energía y emisiones

Además del diseño de una primera propuesta de instalación de climatización, así como

la mejora de la calificación energética del edificio mediante la mejora de la eficiencia de

la generación de refrigeración, se realiza un estudio posterior de posibles mejoras


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adicionales, contemplando las posibilidades del aprovechamiento de energía solar, el

enfriamiento evaporativo y el enfriamiento gratuito.

Finalmente, a la instalación propuesta, además de los chillers con EER óptimo, se

incorpora al sistema una instalación de captadores solares para la generación de

calefacción. Asimismo, a las unidades de tratamiento de aire se añaden recuperadores de

calor que incluyen dispositivos by-pass para poder o recircular parte del aire de

extracción, aprovechando la recuperación de calor, o no recircular el aire e impulsar aire

del exterior, aprovechando el enfriamiento gratuito por aire exterior “free cooling”.

Conclusiones.

En el presente proyecto se han abordado las cuatro principales formas de llevar a

cabo la mejora de eficiencia energética de la climatización de un edificio. En primer

lugar, la utilización de equipos eficientes, mediante la incorporación de unos chillers de

una eficiencia frigorífica óptima así como la utilización de bombas con variador de

frecuencia. Por otro lado, se actúa sobre la reducción de la demanda de energía del

edificio, mediante la disminución de la ganancia solar. En tercer lugar, se ha utilizado la

recuperación de energía residual y el enfriamiento gratuito en las unidades de

tratamiento de aire. Finalmente, se incorporan fuentes de energía renovable, de biomasa

y de energía solar, en el sistema de generación de calor.

Las mejoras de la eficiencia energética llevadas a cabo suponen una reducción del

consumo de energía final para proporcionar la calidad del aire y las condiciones

térmicas adecuadas que debe proporcionar un sistema de climatización en un edificio de

oficinas. Concretamente, se ha visto que sólo con la mejora de la eficiencia de la

generación de refrigeración, además de aumentar la clase de emisiones de de

refrigeración de una clase B a una clase A, aumenta la calificación global del edificio,

disminuyendo el consumo de energía final de 988.7 MWh/año a 968.6 MWh/año.

La calificación energética obtenida global en la primera propuesta es de una clase C,

muy próxima a una clase B, a la que se ha acercado más mediante la mejora de

eficiencia de la generación de refrigeración. Con el fin de obtener una clase B, además

de las mejoras adicionales incorporadas en la propuesta final, que incluyen el

aprovechamiento de la energía solar y el enfriamiento gratuito por aire exterior, se

propone, dados los resultados expuestos en la tabla 3, la disminución de la demanda de

energía térmica. Asimismo, para desarrollos futuros de la mejora de la eficiencia

energética de edificios, se podría actuar sobre la iluminación y el consumo de agua

caliente sanitaria, ya que, aunque no forman parte de la climatización, condicionan la

calificación energética global de un edificio.


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IMPROVEMENT OF THE HVAC ENERGY EFFICIENCY OF AN

OFFICE BUILDING

Author: López-Aparicio Lara, Daniela.

Director: Sánchez Chatar, Juan.

Collaborating Entity: IPS SPAIN.

PROJECT SUMMARY

Introduction.

Heating, ventilation and air conditioning, HVAC, requires high energy

consumption, accounting for a large part of the final energy consumption in a building.

Therefore, when designing an HVAC system, in order to reduce its energy consumption

and its impact on the environment, it is critical to develop an energy-saving system, as

well as a quality system while providing the necessary thermal comfort conditions.

This project is developed based on the HVAC design planned for an office building

situated in Mechelen, Belgium. The main purpose of the project is to propose a more

energy efficient alternative design. For its development, the building is going to be

located in Madrid. Hence, the system will be designed conforming to the standards and

regulations in Spain.

Methodology.

The design of an HVAC system is determined by the building’s thermal loads.

The calculation of the thermal loads and the HVAC design are both performed with the

CYPECAD MEP program. First, the building design is carried out by the definition of

its construction elements in CYPE.

Figure 1 – 3D Image of the building design in CYPE


10

Once the layout of the building, which has an area of 5000 m², has been carried out, the

verification of the requirement of the Energy Demand Limitation of the Spanish

technical building code (CTE-HE1) is performed by the LIDER software application.

The energy demand values obtained are inferior to the reference demand; therefore both

the cooling and heating demands are satisfied, as the table below shows.

Table 1 – CTE-HE1 LIDER Results

The starting data to calculate the thermal loads consist of the construction elements, the

external conditions and the uses of the different premises. For each premise, the

temperature and humidity conditions, occupancy, lighting and ventilation are defined.

Since it is an office building, an indoor air quality of IDA 2 is applied, according to

RITE, the Spanish Building Thermal Installations Regulation.

Given that the project is developed based on the HVAC design for Belgium, an energy

study is made of this system. The study includes a description of the system, the

characteristics of the equipment, the energy characteristics of the system and finally an

analysis of its energy consumption. The facility is an air-water two-pipes fancoil

system, with six air handling units, two gas boilers and two chillers with an energy

efficiency ratio EER of 2.88, classed C in energy efficiency. The natural gas

consumption, calculated from the consumption of both boilers taking into account the

operation hours and partial load, sums up to 178200 m³/year. Final electricity

consumption, which comes from the chillers and air-handling units, is 232.2 kW.

Equipos Power Consumption


Chillers 177.5 kW

Total: 232.2 kW Table 2 – Power Consumption of the Belgium HVAC

Based on the thermal loads and the HVAC system study results, an efficient HVAC is

developed. On the first hand, in order to reduce the energy demand, changed have been

applied to the construction elements of the building, and thereby improved the HVAC

overall efficiency. Since most of the building’s main façade is made up of windows,

especially the south-facing façade, it has been decided to reduce the solar gain of the

building using double glazing windows with solar control and low thermal emissivity,

thus reducing the cooling energy demand.

Once the improvement on the building features have been carried out, the alternative

efficient HVAC is designed on CYPE. A four-pipe system is proposed, which can

generate both heating and cooling at the same time, providing the necessary flexibility

for a building with many different uses, as this building includes canteen, kitchen,

Results Heating Cooling

% of the Reference demand 85,3% 99,1%

Heating cooling proportion 75,1% 24,9%


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laboratories, locker rooms, a conference room and offices. The capacity of the six air

handling units is determined according to the ventilation needed for each one, which has

been provided in the thermal loads calculation. The air handling units are designed with

heat recovery systems, which exploit the thermal characteristics of the exhaust air to

provide it to the supply air. The three air handling units that supply air to premises for

which the exhaust air cannot be recirculated given the nature of the premises, which

include the kitchen, the locker rooms and the laboratories, include heat recovery

systems without mixing the exhaust and the supply air, using plate heat exchangers.

The proposed HVAC in this project is made up of 73 fan coil units, for which their

cooling and heating capacity have been determined with the thermal loads calculation.

At the same time, the required boiler and chiller power is calculated by taking into

account the cooling and heating capacity of the fan coils units and the air handling units.

This gives a total heating power of 880.38 kW and cooling power of 566.43 kW,

divided into two generation units of each type, since the two-boiler and two-chiller

planned configuration is maintained as it allows power distribution that improves

energy efficiency. The proposed boilers use biomass pellets, since, using a renewable

energy source, their performance is similar to gas boilers. The proposed design also

includes variable frequency pumps, which adjust their speed to the real operating

conditions, thereby reducing consumption.

Results.

When designing an HVAC system adapted to another country, the characteristics

of that country that affect the design should be taken into account, specifically the

country regulations that apply to HVAC, as well as the climate, which determines the

thermal needs of the building. In this case, the climate differences between Belgium and

Spain, specifically between Mechelen and Madrid, which have a monthly average

temperature difference between 3 °C more in Madrid during winter months to 8 °C in

summer, involve greater thermal heating needs in Belgium and greater cooling needs in

Madrid. It has also been observed that an indoor air quality of IDA 3 has been

established for this building in Belgium because an IDA 2 quality is not required, as

specified in Spanish RITE for office buildings.

The building’s energy rating of the proposed design of the HVAC system is calculated

with Calener, obtaining a class C overall efficiency of the building, as well as the

following results:

Energy Rating Class

Heating demand C

Cooling demand D

Heating emissions B

Cooling emissions B

Table 3 – Energy rating results


12

Subsequently, it was decided to optimize the HVAC design by changing the energy

efficiency ratio of the cooling equipment, increasing its previous class C of 2.88 up to

class A. With this new design, the building energy rating was performed again. An

increase is obtained from a B of the cooling emissions, as shown in the table above,

to a class A. This proposed change improves the overall efficiency of the system, from

93.3 kg /m² in the first case to 91.4 kg /m² in the second case, approximating a B

class result, as shown below.

Figure 2 – Overall energy rating improvement

Increasing the overall energy rating of a building involves a decrease in the final energy

consumption, the primary energy consumption and in the total emissions.

Results Per Square Meter Per year


Final energy consumption (kWh) 143.8 140.9 988704.1 968598.5

Primary energy consumption (kWh) 374.3 366.7 2573596.8 2521262.0

Emissions (kg 93.3 91.4 641681.1 628618.1

Table 4 – Decrease in total energy consumption and in emissions

In addition to the HVAC design of a first alternative, as well as the building’s energy

rating improvement by the increase in the cooling generation system’s EER, a study of

further possible improvements is done, looking at the possibilities provided by the use

of solar energy, evaporative cooling and free cooling.

Finally, the proposed HVAC design, as well as the efficient chillers, incorporates the

installation of solar panels to the heating system by heating water. Also, the heating

recovery systems of the air handling units include by-pass devices in order to be able to

either recirculate the exhaust air, using heat recovery, or to take the outdoor air and

therefore exploiting the advantages of free cooling.

Conclusion.

In this project, the four main ways of carrying out the energy efficiency

improvement of the HVAC of a building have been addressed. First, the use of efficient

equipment, by introducing chillers with an optimal cooling efficiency ratio, as well as

the use of variable frequency pumps. Furthermore, acting upon the reduction of the


13

building’s energy demand by decreasing the solar gain. Thirdly, residual energy

recovery and free cooling air have been incorporated to the air handling units. Finally,

renewable energy sources have been incorporated, more specifically biomass and solar

energy, in the heat generation system.

The undertaken energy efficiency improvements involve a decrease in the final energy

consumed to create the suitable indoor air quality and thermal comfort that an HVAC

system in an office building must provide. Specifically, it has been seen that only with

the efficiency improvement of the cooling generation equipment, as well as increasing

the cooling emissions from class B to class A, the overall rating of the building is

increased, reducing energy consumption from 988.7 MWh/year to 968.6 MWh/year.

The overall energy rating obtained in the first proposed HVAC is a class, C very close

to obtaining a class B, which has come even closer by the improvement of the chiller

efficiency. Besides additional improvements incorporated into the final proposal, which

include the use of solar energy and free cooling, in order to obtain a class B energy

rating, given the results shows in table 3 a decrease in thermal energy demand in

proposed. In addition, for future developments of energy efficiency improvements of

buildings, the lighting and sanitary hot water consumption should be taken in

consideration, because, although they are not part of the HVAC, they determine the

overall building energy rating.


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15

Índice

1. Introducción ....................................................................................................... 21

1.1 Motivación del Proyecto ........................................................................................ 21

1.2 Antecedentes ......................................................................................................... 21

1.3 Objetivos ................................................................................................................ 23

2. Cálculo de Cargas ................................................................................................ 25

2.1 Descripción del edificio .......................................................................................... 25

2.2 Condiciones para el cálculo de cargas .................................................................... 30

2.2.1 Diseño en CYPE ............................................................................................... 30

2.2.2 Condiciones Exteriores de Cálculo ................................................................. 30

2.2.3 Características Constructivas ......................................................................... 31

2.3 Verificación de la Demanda de Eficiencia Energética ............................................ 38

2.4 Definición de Recintos ............................................................................................ 40

2.5 Resultado del Cálculo de Cargas Térmicas ............................................................. 45

3. Estudio de la Instalación de Climatización Prevista ............................................... 51

3.1 Descripción de la Instalación .................................................................................. 51

3.1.1 Condiciones específicas de los laboratorios ................................................... 52

3.2 Características de los Equipos ................................................................................ 53

3.3 Características energéticas de la instalación ......................................................... 56

3.4 Análisis de consumo ............................................................................................... 58

4. Diseño de la Instalación de Climatización ............................................................. 61

4.1 Descripción de la instalación .................................................................................. 61

4.2 Sistema de Aire ....................................................................................................... 62

4.2.1 Unidades de Tratamiento de Aire .................................................................. 62

4.2.2 Conductos de aire........................................................................................... 63

4.2.3 Difusores y Rejillas de Retorno ....................................................................... 65

4.3 Sistema de Agua ..................................................................................................... 66

4.3.1 Fancoils ........................................................................................................... 66

4.3.2 Calderas y Chillers .......................................................................................... 67

4.3.3 Tuberías .......................................................................................................... 69

4.4 Cálculo de la Instalación ......................................................................................... 70

4.5 Cumplimiento de la Normativa .............................................................................. 70


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5. Calificación Energética ......................................................................................... 71

5.1 Introducción a Calener ........................................................................................... 71

5.2 Resultados .............................................................................................................. 72

6. Análisis de Resultados y Mejoras ......................................................................... 75

6.1 Diferencias Bélgica - España ................................................................................... 75

6.1.1 Diferencias Climáticas .................................................................................... 75

6.1.2 Diferencias en Normativa Aplicada ................................................................ 77

6.2 Análisis de las Mejoras ........................................................................................... 78

6.2.1 Mejoras Realizadas ......................................................................................... 78

6.2.2 Mejora de la calificación energética .............................................................. 83

7. Posibles Mejoras Adicionales ............................................................................... 87

7.1 Aprovechamiento de la energía solar .................................................................... 87

7.2 Enfriamiento gratuito ............................................................................................. 88

7.3 Enfriamiento evaporativo ...................................................................................... 89

8. Conclusiones ....................................................................................................... 91

9. Bibliografía ......................................................................................................... 93

10. Anexos ................................................................................................................ 95


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Índice de Figuras

Figura 1 – Distribución del consumo de energía final del sector edificios servicios ......................... 10

Figura 2 – Imagen forjado en contacto con el exterior .................................................................... 22

Figura 3 – Imagen 3D del diseño del edificio en CYPE ...................................................................... 25

Figura 4 – Resultado cumplimiento LIDER ....................................................................................... 27

Figura 5 – Selección de valores de condiciones de temperatura y humedad ................................... 28

Figura 6 – Ejemplo de condiciones de temperatura y humedad ...................................................... 29

Figura 7 – Ejemplo de ocupación...................................................................................................... 29

Figura 8 – Selección de valor de iluminación.................................................................................... 30

Figura 9 – Ejemplo de iluminación ................................................................................................... 30

Figura 10 – Ejemplo de ventilación .................................................................................................. 31

Figura 11 – Selección de valor para cargas adicionales ................................................................... 31

Figura 12 – Ejemplo de otras cargas ................................................................................................ 31

Figura 13 – Conjuntos de recintos planta baja ................................................................................. 32

Figura 14 – Conjunto de recintos planta primera ............................................................................ 33

Figura 15 – Caldera de gas de la instalación prevista ...................................................................... 42

Figura 16 – Chiller de la instalación prevista .................................................................................... 42

Figura 17 – Unidades de tratamiento de aire previstas ................................................................... 43

Figura 18 – Fancoil de la instalación prevista .................................................................................. 44

Figura 19 – Conducto de aire de lana mineral seleccionado ............................................................ 52

Figura 20 – Ejemplo de las comprobaciones realizadas en conductos ............................................ 53

Figura 21 – Imagen del difusor seleccionado ................................................................................... 53

Figura 22 – Ejemplo selección características del difusor ................................................................ 54

Figura 23 - Imagen del fancoil seleccionado ................................................................................... 55

Figura 24 – Ejemplo de las comprobaciones en tuberías ................................................................. 57

Figura 25 – Clases de eficiencia energética ...................................................................................... 59

Figura 26 – Resultados calificación energética Calener ................................................................... 60

Figura 27 – Situación geográfica de Mechelen ................................................................................ 63

Figura 28 – Gráfica de comparación de las temperaturas Madrid-Mechelen ................................. 64

Figura 29 – Ventanas de control solar y baja emisividad térmica ................................................... 67

Figura 30 – Local con instalación prevista fancoil a dos tubos y radiador ....................................... 68

Figura 31 – Local con instalación propuesta fancoil a cuatro tubos ................................................ 69

Figura 32 – Recuperador de calor .................................................................................................... 70

Figura 33 – Resultado de la segunda calificación energética .......................................................... 72

Figura 34 – Esquema captadores solares ......................................................................................... 75

Figura 35 – Enfriamiento gratuito por aire exterior ......................................................................... 76

Figura 36 – Enfriamiento evaporativo en el diagrama psicométrico ............................................... 77

Figura 36 – Enfriamiento evaporativo en el diagrama psicométrico


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19

Índice de Tablas

Tabla 1 - Consumo energía final sector servicios por tipos de edificios ........................................... 10

Tabla 2 - Capacidades de locales del edificio ................................................................................... 13

Tabla 3 – Superficies y distribución de los locales de la planta baja ................................................ 14

Tabla 4 – Superficies y distribución de la planta primera ................................................................ 16

Tabla 5 – Resumen de superficies del edificio .................................................................................. 17

Tabla 6 – Condiciones climáticas ...................................................................................................... 18

Tabla 7 – Resultados calefacción y refrigeración LIDER ................................................................... 27

Tabla 8 – Ejemplo detallado cargas de refrigeración ....................................................................... 35

Tabla 9 – Ejemplo detallado cargas de calefacción ......................................................................... 36

Tabla 10 – Resumen cargas de refrigeración ................................................................................... 36

Tabla 11 – Resumen cargas de calefacción ...................................................................................... 37

Tabla 12 – Caudales de las unidades de tratamiento de aire previstas ........................................... 43

Tabla 13 – Características de las calderas ....................................................................................... 44

Tabla 14 – Características de los chillers .......................................................................................... 45

Tabla 15 – Clasificación energética de los equipos de refrigeración ................................................ 46

Tabla 16 – Consumo de las unidades de tratamiento de aire .......................................................... 47

Tabla 17 – Consumo eléctrico total de la instalación prevista ......................................................... 48

Tabla 18 – Características de las unidades de tratamiento de aire seleccionadas .......................... 51

Tabla 19 – Comparación parámetros para el cálculo de cargas Madrid-Mechelen ........................ 64

Tabla 20 – Clasificación calidad del aire interior .............................................................................. 65

Tabla 21 – Comparación entre la refrigeración de las dos calificaciones energéticas ..................... 72

Tabla 22 – Comparación de los consumos de energía y emisiones .................................................. 73


20


21

1. Introducción

1.1 Motivación del Proyecto

Desarrollar tecnologías y sistemas que ahorren energía es imprescindible para un

desarrollo sostenible. La climatización requiere elevados consumos de energía, por lo que su

reducción es un criterio básico en el diseño. Cuanto mayor sea el consumo de energía

necesario para obtener unas condiciones de confort en un edificio, menor eficiencia energética

tendrá el sistema de climatización y mayor será su impacto ambiental.

El objetivo de la climatización es proporcionar un confort térmico manteniendo una buena

calidad del aire interior. Asimismo, la selección y diseño de una buena instalación de

climatización tiene en cuenta otros objetivos: los ingenieros se encuentran con el reto de

diseñar un sistema de un coste competitivo a la vez que proporcionar un sistema de calidad y

una reducción de consumo de energía en comparación con sistemas tradicionales.

El presente proyecto fin de carrera se elabora a partir de la instalación de climatización

prevista para un proyecto de construcción de un edificio de oficinas en Mechelen, Bélgica. La

instalación diseñada dispone de un presupuesto limitado. Por ello, con este proyecto se tiene

la oportunidad y el reto de, sin tener este límite de presupuesto, poder desarrollar una

alternativa de sistema de climatización. Se busca conseguir una mayor eficiencia energética en

una instalación de alto rendimiento para reducir el gasto energético y disminuir así el impacto

ambiental.

1.2 Antecedentes

La eficiencia energética tiene como objetivo disminuir el consumo de energía para

obtener los mismos productos o servicios. Se da una mayor eficiencia energética cuando se

obtienen más productos o servicios con una cantidad de energía consumida, o cuando se

consume una menor cantidad de energía para obtener los mismos productos. Aumentar la

eficiencia energética se traduce en ahorro de energía y de costes, así como la reducción de

emisiones de , promoviendo el desarrollo sostenible.

El 25 de octubre de 2012, la Unión Europea adoptó la Directiva de Eficiencia Energética. Esta

directiva establece un marco común de medidas para el fomento de la eficiencia energética,

con el fin de asegurar el cumplimiento de los objetivos establecidos por la Comisión Europea

de la Energía para el año 2020: mejorar la eficiencia energética en un 20%, reducir en un 20%

el consumo de energía primaria anual y recortar las emisiones de en otro 20%.

Según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), el 47% de la energía final consumida en el

año 2009 fue destinada a la utilización de calefacción, refrigeración e iluminación. El gas, el

petróleo y el carbón representaron más de dos tercios de los combustibles utilizados en

cumplir con esta demanda. Por ello, la AIE destaca la importancia de examinar las


22

oportunidades existentes para aplicar medidas de eficiencia energética y utilizar fuentes de

energía renovable.

Actualmente, el 40% del consumo de energía primaria se emplea en edificios. Concretamente,

en edificios del sector servicios se observa que un 26.2% pertenece a consumo para

refrigeración y un 31.1% a consumo para calefacción. Esto supone un total de 57.3% del

consumo de energía en edificios de servicios destinado a climatización.

Figura 1 - Distribución del consumo energía de final sector del edificios servicios

Fuente: IDEA (2010)

Asimismo, se tiene que son los edificios de oficinas los que tienen el mayor peso en el

consumo de energía del sector terciario.

Sector Servicios ktep

Oficinas 50%

Comercio 30%

Sanidad 7%

Hostelería y Restauración 8%

Educación 5%

Tabla 1 - Consumo energía final sector servicios por tipos de edificios

Fuente: IDEA

Mejorar la eficiencia energética de la climatización, especialmente en edificios de oficinas dada

la alta proporción de energía final destinada al consumo de este tipo de edificios, es de vital

importancia para el cumplimiento de los objetivos de la Comisión Europea de la Energía. Por lo

tanto, es necesario desarrollar nuevas tecnologías para el ahorro energético, como la


23

disminución de la demanda de energía de los edificios, la mejora del ajuste de las necesidades,

la sustitución de fuentes de energía convencionales por energías renovables, la mejora de la

eficiencia de los equipos y la recuperación de la energía residual.

1.3 Objetivos

El presente proyecto cuenta con cinco objetivos principales, esenciales para poder llevar a

cabo el cumplimiento del objetivo final: la mejora de la eficiencia energética de la climatización

de un edificio de oficinas.

- Cálculo de cargas térmicas.

El diseño de la instalación de climatización está condicionado por las cargas térmicas del

edificio. El cálculo de cargas se realiza con el programa CYPECAD MEP. Incluye la descripción

del edificio y de los elementos constructivos, así como la verificación de la exigencia de

Limitación de Demanda Energética (CTE-HE1) con el programa LIDER.

- Realizar un estudio de la instalación de climatización prevista.

Se desarrolla un estudio energético de la instalación prevista en Bélgica, sobre la cual

posteriormente se realizará la mejora. El estudio incluye la descripción del sistema, las

características de los equipos, las características energéticas de la instalación así como el

análisis del consumo de la instalación.

- Proporcionar un sistema de climatización alternativo.

El diseño de la instalación de climatización se lleva a cabo con el programa CYPECAD MEP.

El objetivo es diseñar una instalación de climatización de mayor eficiencia energética que la

prevista. Asimismo, se estudian posibles mejoras adicionales a la instalación diseñada,

proporcionando una propuesta final.

- Análisis de la mejora de la eficiencia energética.

Se analiza la mejora de la eficiencia energética de la instalación y sus ventajas respecto al

sistema previsto. El proyecto incluye la elaboración de dos calificaciones energéticas de la

instalación diseñada, utilizando el programa Calener, para poder apreciar alguno de los

cambios contenidos en la instalación propuesta.

- Adaptar la instalación a la norma vigente en España.

Dado que el edificio se construye en Bélgica, la instalación de climatización prevista está

adaptada a Bélgica y no a España. Para la realización de este proyecto se va a situar en Madrid

y justificar el cumplimiento de la normativa Española. Por lo tanto, un aspecto fundamental de

este proyecto es entender las diferencias del desarrollo de un sistema de climatización entre

Bélgica y España.


24


25

2. Cálculo de Cargas

2.1 Descripción del edificio

Se trata de un edificio de oficinas situado en Mechelen, Bélgica. Para la realización de este

proyecto se sitúa el edificio en Madrid y por lo tanto se utiliza el cumplimiento de la normativa

Española. El edificio consta dos plantas; la cubierta queda reservada únicamente a la ubicación

de los equipos de climatización. La planta del edificio es rectangular, con la fachada principal

del edificio, en la que se encuentra la entrada principal, orientada al sur. Para este proyecto el

edificio estará emplazado en Madrid con la misma orientación que la prevista en Mechelen.

Es el edificio principal en una fábrica que se utilizará para las funciones secundarias a la

producción, por lo que además de oficinas contiene cantina y cocina, vestuarios, oficinas,

departamento de cuidados médicos, laboratorios y una sala de conferencias.

El edificio está distribuido de la siguiente forma:

- Planta baja: Sala de recepción, cocina, cantina, almacenes, laboratorios, vestuarios,

departamento médico, oficinas y salas de reuniones.

- Primera planta: Oficinas, salas de reuniones, salones y sala de conferencias.

Las capacidades totales de algunos tipos de locales son las siguientes:

Local Capacidad Número de Personas

Cantina 252

Sala de Conferencias 232

Oficinas 180

Salas de Reuniones 190

Tabla 2 – Capacidades de locales del edificio

El edificio está construido sobre una superficie total de 2668.5 m². La superficie total

construida en planta baja y primera planta es de 4996.6 m². A continuación se muestra una

tabla con la distribución del edificio indicando los distintos locales y sus respectivas superficies

para ambas plantas.


26

Planta Baja

Zona Nombre Área (m²)

Pasillo Principal H0 Corridor 134.31

Cocina K01 Service 74.14

K02 Hot Kitchen 50.62

K03 Goods Receiving 12.53

K04a Fridge 7.56

K04b Fridge 5.76

K05 Freezer 5.76

K06 Food Storage 9.31

K07 Non-food Storage 9.10

K08 ColdKitchen 13.46

K09 Waste Storage 7.16

K010 Beverage 14.45

K011 BeverageFridge 4.41

K012 Office 9.94

K013 Dishwashing small 10.11

K014 Dishwashing big 31.26

K015 Corridor 12.55

K016 Corridor 20.08

Cantina C01 Canteen 232.80

C02 Vending 48.06

C03 SAS 5.06

Aseos WC01 Foreroom 4.73

WC02a Male WC 13.62

WC02b Female WC 13.49

WC03 Handicapped 4.76

Almacenes S01 Maintenance Shop 47.70

S02a Storage 12.76

S02b Spare Cleaning Materials 16.89

S02c Visitors Safety Equipment 11.77

S02d Uniforms Storage 10.95

S03 Cleaning Storage 12.40

Cuartos Técnicos

T01 TechnicalRoom 69.61

T02a Data Room 4.96

T02b Electrical Room 6.65

T03a MV Room 15.62

T03b LVBD 22.94

Manpower MP01 Training Room 22.71

MP02 Huddle Room 7.06

MP03 Storage 6.33

MP04 Manpower 32.61

WC04 Foreroom 6.36


27

WC05 Male 2.36

WC06 Handicapped/Female 3.82

Salas Médicas MD01 Waiting Room 11.99

MD010 Corridor 12.91

MD02 Archive 6.64

MD03 Mother & Baby 8.32

MD04 Huddle Room 9.79

MD05 EHBO 14.14

MD06 Nurse 20.01

MD07a Changing 4.00

MD08 WC 4.00

MD09 Doctor 11.11

Laboratorios LB01 Quality Lab 130.43

LB02 Archive 57.89

LB03 Micro Lab 38.39

LB04 GMP 8.46

LB05 Office 22.46

LB06 Meeting Room 13.77

LB07 Seasoning 9.89

LB08 Technical Room 13.08

LB09 Chemical Waste 9.95

LB010 Corridor 36.63

LB011 Ageing Room 9.90

LB012 Sensory Lab 38.41

LB013 Make& Pack Lab. 45.38

LB014 Raw/Ready Products Lab 43.82

LB015 Corridor 10.37

LB016a Sample Storage 66.02

LB016b Raw Storage 48.98

Vestuarios L01a Male Lockers 364.02

L02b Female Lockers 62.96

L02a Male Showers 66.61

L02b Female Showers 19.19

L02c Drying Room 7.37

L03 Valuables 3.18

Salas de Reuniones

R01 Meeting Room 11.27

R02 Training Room 25.00

R03 Meeting Room 16.05

Otros R01 Reception 135.03

V0 Stair 2 12.58

O-0 Sodexo Office 19.32

Superficie Útil Total Planta Baja 2517.85

Tabla 3 – Superficies y distribución de los locales de la planta baja


28

Planta Primera

Zona Nombre Área (m²)

Pasillo Principal H1 Corridors 114.22

Sala Fotocopias CC11a Copy Corner 01 16.17

CC11b Copy Corner 02 14.09

CC11c Copy Corner 03 13.50

CC11d Copy Corner 04 15.49

Salas de Reuniones

M11a Meeting Room 8.33

M11b Meeting Room 9.49

M11c Meeting Room 9.49

M11d Meeting Room 10.23

M11e Meeting Room 10.72

M11f Meeting Room 10.09





M12e Meeting Room 15.03

M12f Meeting Room 13.92







M15 Townhall 228.84

Escaleras V11 Stair 1 16.63

V12 Stair 2 14.14

Oficinas O11a Engineering 621.28

O11b Open Office 2 171.44

O11c Open Office 3 305.64

O12 HR 47.87

O13 Archive 15.75

O14 Plant Manager 18.56

O15 Meeting Room 9.34

Salones SA11 Social Area 71.91

SA12a Coffee Corner 01 30.67

SA12b Coffee Corner 02 6.73

Cuartos Técnicos T11 Audio-Video 10.14

T12 Electrical 11.44

Almacenes S11 Cleaning Storage 7.84

S12a Storage 1 33.87

S12b Storage 2 43.23

S12c Storage 3 13.29

Aseos WC11 Foreroom 4.96


29

WC12a Male WC 18.36

WC12b Female WC 28.15

WC13 Handicapped 5.20

Superficie Útil Total Primera Planta 2200.36

Superficie Útil Total del Edificio 4718.21

Tabla 4 – Superficies y distribución de la planta primera

Se tiene una superficie útil de 2517.85 m² en la planta baja y de 2200.36 m² en la primera

planta, sumando una superficie útil total del edificio de 4718.21 m².

- Tabla resumen de superficies agrupadas por zonas:

Planta Baja Primera Planta

Zona Área (m²) Zona Área (m²)

Pasillo Principal 134.31 Pasillo Principal 114.22

Cocina 298.20 Salas Fotocopias 59.25

Cantina 285.92 Salas de Reuniones 520.45

Servicios 36.60 Escaleras 30.70

Almacenes 112.47 Oficinas 1189.88

Cuartos Técnicos 119.78 Salones 109.31

Manpower 81.25 Cuarto Técnico 21.58

Salas Médicas 102.91 Almacenes 98.23

Laboratorios 603.83 Servicios 56.67

Vestuarios 523.33

Salas de Reuniones 52.32

Otros 166.93

Total Planta Baja 2517.85 Total Primera Planta 2200.36

Superficie Útil Total 4718.21

Tabla 5 – Resumen de superficies del edificio

Para ver la distribución en planta del edificio, ver:

Anexo 4: Plano de la planta baja del edificio

Anexo 5: Plano de la planta primera del edificio


30

2.2 Condiciones para el cálculo de cargas

2.2.1 Diseño en CYPE

En este proyecto se emplea el programa CYPE para desarrollar el sistema de climatización.

El programa CYPECAD MEP de instalaciones de edificios permite desarrollar completamente

una instalación de climatización, desde el diseño del edificio, el cálculo de cargas térmicas y del

caudal de aire de ventilación necesario, hasta la selección de equipos así como el cálculo y

dimensionamiento de los conductos de aire y tuberías de agua, todo ello comprobando la

justificación del cumplimiento de la normativa.

En primer lugar, se establecen los datos generales de la obra y el tipo de edificio, información

necesaria de los datos de partida para el cálculo de cargas. Posteriormente se realiza el diseño

del edificio, incluyendo la distribución en planta y la definición de las características

constructivas. Una vez definido el edificio y comprobadas las exigencias de la envolvente, se

procede al cálculo de cargas térmicas.

2.2.2 Condiciones Exteriores de Cálculo

Los parámetros generales de la obra y las condiciones climáticas, de acuerdo al lugar de

emplazamiento del edificio, componen las condiciones exteriores de cálculo que forman parte

de los datos de partida para el cálculo de cargas térmicas. Estos datos son utilizados por el

programa CYPE para realizar el cálculo de cargas. Las condiciones exteriores de cálculo

corresponden a la norme UNE 100001:2001.

Dado que el edificio se sitúa en Madrid para el desarrollo de este proyecto, a continuación la tabla de las condiciones exteriores de cálculo de CYPE para esta localidad:

Localización Madrid

Latitud 40.3 grados

Longitud 3.68 grados

Altitud sobre el nivel del mar 655 m

Percentil para verano 5.0 %

Temperatura seca verano 33.50 °C

Temperatura húmeda verano 20.40 °C

Oscilación media diaria 15.8 °C

Oscilación media anual 39.7 °C

Percentil para invierno 97.5 %

Temperatura seca en invierno -3.70 °C

Humedad relativa en invierno 90 %

Velocidad del viento 4.4 m/s

Temperatura del terreno 5.00 °C


31

Tabla 6 – Condiciones climáticas

- Calidad del aire exterior

De acuerdo al Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios, IT 1.1.4.2.4.3, se

establece la calidad del aire exterior como una ODA 3 (aire con altas concentraciones de

contaminantes gaseosos). Las clases de filtración del aire exterior de ventilación a emplear se

harán de acuerdo a la calidad del aire exterior y de la calidad del aire interior requerida,

cumpliendo con la normativa.

2.2.3 Características Constructivas

Para realizar un cálculo de cargas térmicas en CYPE, en primer lugar se diseña el edificio. A

partir la distribución en planta en los planos originales del edificio, se dibuja el diseño en del

edificio en CYPE. La definición del edificio incluye la configuración en alzado del edificio, el

trazado en planta de la distribución y la introducción de todos los elementos constructivos del

edificio.

La definición de los elementos constructivos forma una parte fundamental del cálculo de

cargas térmicas puesto que estas características determinan la demanda térmica del edificio.

Esto incluye definir las características de los muros, las particiones interiores, los forjados, los

huecos y la cubierta.

Temperatura mínima histórica -16.66 °C

Porcentaje de mayoración por la orientación N 20 %

Porcentaje de mayoración por la orientación S 0 %

Porcentaje de mayoración por la orientación E 10 %

Porcentaje de mayoración por la orientación O 10 %

Suplemento de intermitencia para calefacción 5 %

Porcentaje de cargas debido a la propia instalación

3 %

Porcentaje de mayoración de cargas (Invierno) 0 %

Porcentaje de mayoración de cargas (Verano) 0 %

Temperatura del agua fría de red: Abril Mayo Junio y Septiembre Julio Agosto Octubre Diciembre, Enero y Febrero Marzo y Noviembre

12 °C 14 °C 17 °C 20 °C 19 °C 12 °C 8 °C

10 °C


32

- Solera

Listado de capas:

1 - Hormigón armado 24 cm

2 - Film de polietileno 0.02 cm

3 - Poliestireno extruido 8 cm

4 - Hormigón de limpieza 10 cm

Espesor total: 42.02 cm

Limitación de demanda energética: U = 0.13 W/m²·K

Se termina el pavimento con resina epoxi, solado de baldosas cerámicas de gres o con

pavimento vinílico, dependiendo del tipo de recinto.

- Fachada

La fachada está formada por un panel sándwich, siendo el único tipo de fachada previsto.

Listado de capas:

1 - Espuma de polietileno 8 cm

2 - Cámara de aire 2.7 cm

3 - Placa de yeso laminado [PYL] 750 < d < 900 1.3 cm

Espesor total: 12 cm

Limitación de demanda energética:


33

- Forjado entreplanta

Listado de capas:

1 - Pavimento vinílico homogéneo 0.2 cm

2 - Base de mortero autonivelante de cemento 5 cm

3 - Lámina de espuma de polietileno de alta densidad

0.5 cm

4 - Mortero autonivelante de cemento 0.2 cm

5 - XPS Expandido con dióxido de carbono CO3 [ 0.038 W/[mK]]

2 cm

6 - Losa maciza 32 cm 32 cm


Limitación de demanda energética: U refrigeración = 0.99 W/(m²·K), U calefacción = 0.87

W/m²·K.

Igual que en la solera, se puede terminar en resina epoxi, gres o pavimento vinílico según el

local.

Para el caso del forjado en contacto con el exterior, donde sobresale la primera planta sobre la

entrada del edificio, la entreplanta está a la intemperie y se aumenta el aislamiento:

Listado de capas:

1 - Pavimento vinílico homogéneo 0.2 cm

2 - Base de mortero autonivelante de cemento 5 cm

3 - Lámina de espuma de polietileno de alta densidad

0.5 cm

4 - Mortero autonivelante de cemento 0.2 cm

5 - XPS Expandido con dióxido de carbono CO3 [ 0.038 W/[mK]]

5 cm


7 - MW Lana mineral [0.031 W/[mK]] 2 cm


Limitación de demanda energética: U refrigeración = 0.42 W/m²·K, U calefacción = 0.41

W/m²·K.


34

Imagen de CYPE de la localización de la zona del forjado en contacto con el exterior:

Figura 2 – Imagen forjado en contacto con el exterior

- Particiones interiores

Hay varios tipos de particiones interiores previstas.

- Tabique de yeso laminado de 10 cm:

Listado de capas:





Limitación de demanda energética: U = 0.38 W/m²·K.


35

- Tabique de yeso laminado de 20 cm:

Listado de capas:

1 - Pintura plástica ---




5 - Separación 1 cm







- Bloque de hormigón de 14.5 cm:

Listado de capas:




4 - BH convencional espesor 100 mm 10 cm



Limitación de demanda energética: U = 0.83 W/m²·K


36

- Bloque de hormigón de 19.5 cm:

Listado de capas:




4 - BH convencional espesor 150 mm 15 cm




- Trasdosados de placas de yeso:

Listado de capas:




4 - MW Lana mineral [0.031 W/[mK]] 4.8 cm

5 - Enlucido de yeso 1000 < d < 1300 1.2 cm

6 - 1/2 pie de ladrillo hueco doble 11 cm

7 - Enlucido de yeso 1000 < d < 1300 1.2 cm

8 - MW Lana mineral [0.031 W/[mK]] 4.8 cm





Limitación de demanda energética: U = 0.26 W/m²·K-

- Huecos en Fachada

Las puertas de entrada al edificio previstas son de acero, y se diseñan en CYPE con una

transmitancia térmica de .

Las ventanas, que ocupan la mayor parte de la altura de la planta, son de doble

acristalamiento, con un espesor del vidrio interior de 4 mm, una cámara de aire de 6 mm y un

espesor del vidrio exterior de 6 mm. Las ventanas seleccionadas son de control solar y de baja

emisividad térmica, siendo el vidrio interior LOW.S y el exterior Solar.Lite Azul del grupo

“Unión Vidriera”. La transmitancia térmica de la ventana es de , y el factor

solar F = 0.23.


37

- Huecos verticales interiores

Las puertas previstas en el interior del edificio son de madera de una hoja y de dos hojas, con

valores de transmitancia térmica , y , respectivamente.

Figura 3 - Imagen 3D del diseño del edificio en CYPE

- Cubierta

La cubierta prevista es plana.

Listado de capas:

1 - EPS Poliestireno Expandido [ 0.029 W/[mK]] 14 cm

2 - Mortero de áridos ligeros [vermiculita perlita] 8 cm



Limitación de demanda energética: U refrigeración = 0.19 W/m²·K, U calefacción = 0.19

W/m²·K.

- Falso Techo

Se prevé un falso techo registrable de placas de escayola en las dos plantas del edificio, con

lana mineral y de un espesor total de 20 cm.

Finalmente, una vez terminada la introducción de los elementos constructivos, se comprueba

que el edificio diseñado cumple el estudio térmico de CYPE.


38

2.3 Verificación de la Demanda de Eficiencia Energética

El programa LIDER se utiliza para cumplir con la verificación de la exigencia de Limitación

de Demanda Energética establecida en el Documento Básico de la Habitabilidad y Energía del

Código Técnico de Edificación (CTE-HE1). El objetivo del Documento Básico de Ahorro de

Energía es establecer procedimientos para cumplir las exigencias básicas de ahorro de energía,

que buscan conseguir un uso racional de la energía en edificios, tanto reduciendo su consumo

como utilizar fuentes de energía renovable.

Concretamente, la Exigencia básica HE 1 de Limitación de Demanda Energética establece que:

“Los edificios dispondrán de una envolvente de características tales que limite

adecuadamente la demanda energética necesaria para alcanzar el bienestar

térmico en función del clima de la localidad, del uso del edificio y del régimen de

verano y de invierno, así como por sus características de aislamiento e inercia,

permeabilidad al aire y exposición a la radiación solar, reduciendo el riesgo de

aparición de humedades de condensación superficiales e intersticiales que

puedan perjudicar sus características y tratando adecuadamente los puentes

térmicos para limitar las pérdidas o ganancias de calor y evitar problemas

higrotérmicos en los mismos.”

Una vez definido el edificio completo en CYPE, incluyendo todos los elementos constructivos,

se exporta a LIDER para verificar el cumplimiento de su envolvente antes de poder proceder a

diseñar la instalación de climatización. El cálculo en esta aplicación informática establece la

demanda anual de la envolvente y su cumplimiento respecto a la demanda de referencia del

Código Técnico. Para que cumpla la verificación, deberá cumplir tanto la demanda de

refrigeración como la de calefacción respecto a las demandas de referencia.


39

Se obtienen los siguientes resultados tras el cálculo en LIDER:

Figura 4 – Resultado cumplimiento LIDER

Tabla 7 – Resultados calefacción y refrigeración LIDER

Cumplen tanto calefacción, con un valor de 85.3% sobre la demanda de referencia, como

refrigeración con un valor de 99.1% de la demanda de referencia. Por lo tanto, al cumplir las

dos demandas, la de refrigeración y la de calefacción, la envolvente del edificio cumple con la

verificación HE1.

Existen múltiples factores que afectan al resultado de la demanda. La demanda de calefacción

es afectada principalmente por el nivel de aislamiento de la envolvente. Por otro lado, la

demanda de refrigeración se reduce actuando sobre las ganancias solares. En este caso,

además de utilizar vidrios para las ventanas de baja emisividad térmica, se escogen de control

solar, que reduce el factor solar g de los vidrios a 0.23. Los vidrios de baja emisividad tienen

una capacidad de aislamiento térmico reforzado, reduciendo su coeficiente de transmitancia

térmica de 3.0 en un vidrio normal a 2.5 en un vidrio de baja emisividad

térmica.

Resultados Calefacción Refrigeración

% de la demanda de Referencia 85.3% 99.1%

Proporción relativa calefacción refrigeración 75.1% 24.9%


40

2.4 Definición de Recintos

Una vez realizada la definición el edificio y la introducción de todos los datos de los

elementos constructivos que lo componen, así como la verificación el cumplimiento de la

exigencia de eficiencia energética, se elabora la definición de los usos de los recintos. Está

información determina las necesidades térmicas específicas de cada recinto.

Los datos a incorporar para cada recinto son las condiciones interiores, la ocupación, la

iluminación, la ventilación y otras cargas específicas. Algunos de estos datos incorporan

utilizando los valores estándar de la biblioteca según sea el tipo de local y su actividad, o se

puede introducir directamente su valor si éste se conoce.

- Condiciones:

Incluye la temperatura máxima de confort en verano, la temperatura mínima de confort en

invierno y la humedad relativa.

Ejemplo de introducción de las condiciones interiores para el recinto Office HR, en este caso

los valores se seleccionan de la biblioteca:

Figura 5 – Selección de valores de condiciones de temperatura y humedad


41

Figura 6 – Ejemplo de condiciones de temperatura y humedad

- Ocupación:

Número de personas por recinto o por superficie y tipo de actividad.

Para el recinto Office HR, se introduce directamente la capacidad total en el local así como su

tipo de actividad.

Figura 7 – Ejemplo de ocupación

- Iluminación:

Potencia y tipo de iluminación en el local.


42

Para el recinto Office HR, se introduce el valor de la iluminación estándar para oficinas de la

biblioteca.

Figura 8 – Selección de valor de iluminación

Figura 9 – Ejemplo de iluminación

- Ventilación:

Para varios locales específicos, como los laboratorios, se establece directamente la ventilación

necesaria en el local, bien por persona, unidad de superficie o por recinto. Para los demás

locales la necesidad de ventilación la establece CYPE a partir de los demás parámetros y según

la normativa vigente.

De acuerdo al RITE, se establece para el edificio la calidad de aire IDA 2( aire de buena calidad)

por tratarse de un edificio de oficinas. En locales para uso de oficina el caudal de ventilación

necesario es de 45 m³/h·persona.

Asimismo, en la pestaña de ventilación existe la posibilidad de seleccionar la opción de retorno

de aire según si esté prevista extracción de aire en el local.


43

Figura 10 – Ejemplo de ventilación

- Otras cargas:

Además de los datos mencionados, se añaden calores de cargas adicionales de acuerdo al tipo

de uso del local, pudiendo seleccionar la potencia por superficie estándar de la biblioteca.

Figura 11 – Selección de valor para cargas adicionales

Figura 12 – Ejemplo de otras cargas


44

- Asignación de conjuntos de recintos:

Se asignan conjuntos de recintos agrupando estancias que vayan a climatizarse con la

misma instalación. En este caso la instalación de climatización es centralizada para todo el

edificio, pero se definen seis conjuntos principales, de acuerdo a las seis unidades de

tratamiento de aire previstas: Oficinas, Cantina, Cocina, Sala de Conferencias, Laboratorios y

Vestuarios. Los aseos se dejan en un conjunto denominado Aseos ya que tienen su propia

extracción de ventilación y no forman parte de este proyecto. Esta asignación en el cálculo de

cargas permite obtener los resultados de ventilación totales para cada conjunto,

correspondiendo con las unidades de tratamiento de aire y por lo tanto facilitando la

realización de su dimensionamiento posterior.

A continuación se muestran un extracto de CYPE de la asignación de recintos de la planta baja

y de la primera planta. Todos los recintos pertenecientes a un conjunto se muestran en un

mismo color. Los locales no climatizados ni ventilados no pertenecen a ningún conjunto y por

lo tanto se muestran en gris.

Conjuntos de recintos de la planta baja:

Figura 13 – Conjuntos de recintos planta baja


45

Conjunto de recintos de la primera planta:

Figura 14 – Conjunto de recintos planta primera

2.5 Resultado del Cálculo de Cargas Térmicas

El cálculo de cargas térmicas es necesario para cualquier cálculo de instalaciones de

climatización. Las cargas térmicas indican la potencia térmica que el edificio intercambia con el

exterior y son las que se deben compensar con la calefacción y refrigeración para mantener las

condiciones de confort. Existen dos tipos de cargas, por un lado las de refrigeración, que son

las cargas de verano, y por otro las de calefacción que corresponden a las de invierno.

Las cargas térmicas se deben a varios fenómenos de intercambio de calor con el exterior así

como las cargas producidas en el interior:

- Transmisión:

La conducción de calor a través de los elementos constructivos debido a la diferencia de

temperatura. En invierno será del interior al exterior, y el verano del exterior hacia el interior.


46

- Infiltración:

Consiste en la aportación de aire desde el exterior para las cargas de refrigeración, y las

pérdidas hacia el exterior para las cargas de calefacción.

- Radiación solar:

El flujo de calor que entra en el edificio a través de las superficies acristaladas. La radiación

solar condiciona significantemente las cargas térmicas de verano.

- Equipos e iluminación:

La aportación calorífica producida por los equipos y la iluminación.

- Ocupación:

Las cargas internas producidas por la presencia de personas, que incluyen una componente

sensible y otra latente, y son función del tipo de actividad de las personas.

Los fenómenos de transmisión, infiltración y radiación solar están condicionados por los

elementos los constructivos del edificio, mientras que las cargas internas, que son producidas

por la ocupación, equipos e iluminación, se especifican en la definición de los recintos.

Las siguientes tablas representan el cálculo detallado de cargas de refrigeración y de

calefacción para la sala Office HR. Se observa cómo los distintos fenómenos mencionados, de

transmisión de calor con el exterior y de cargas internas determinadas previamente en la

definición de recintos, afectan al cálculo de cargas térmicas.


47

- Ejemplo de cálculo de cargas de refrigeración para el recinto Office HR.

CARGA MÁXIMA (RECINTO AISLADO)

Recinto Conjunto de recintos

O12 HR (Office HR) UTA Offices

Condiciones de proyecto

Internas Externas

Temperatura interior = 24.0 °C Temperatura exterior = 32.9 °C

Humedad relativa interior = 50.0 % Temperatura húmeda = 20.4 °C

Cargas de refrigeración a las 18h (16 hora solar) del día 1 de Julio C. LATENTE (W)

C. SENSIBLE (W)

Cubiertas

Tipo Superficie (m²) U (W/(m²·K)) Peso (kg/m²) Color Teq. (°C)

Tejado 48.2 0.15 659 Intermedio 26.7

19.33

Cerramientos interiores

Tipo Superficie (m²) U (W/(m²·K)) Peso (kg/m²) Teq. (°C)

Pared interior 14.9 0.26 206 24.8

Pared interior 10.6 0.38 28 28.5

Forjado 48.2 0.42 917 25.6

Hueco interior 1.9 2.00 28.4

3.15

18.16

32.94

16.80

Total estructural 90.38

Ocupantes

Actividad Nº personas C.lat/per (W) C.sen/per (W)

Sentado o en reposo 7 34.89 62.73

244.23 439.13

Iluminación

Tipo Potencia (W) Coef. iluminación

Fluorescente con reactancia 674.27 1.05

707.98

Instalaciones y otras cargas 770.59

Cargas interiores 244.23 1894.09

Cargas interiores totales 2138.32

Cargas debidas a la propia instalación 3.0 %

59.53

FACTOR CALOR SENSIBLE : 0.89

Cargas internas totales

244.23 2044.00

Potencia térmica interna total 2288.23

Ventilación

Caudal de ventilación total (m³/h)

315.0

236.13 788.10

Cargas de ventilación 236.13 788.10

Potencia térmica de ventilación total 1024.22

Potencia térmica 480.36 2832.10

POTENCIA TÉRMICA POR SUPERFICIE 48.2 m² 68.8 W/m²

POTENCIA TÉRMICA TOTAL : 3312.5 W

Tabla 8 – Ejemplo detallado cargas de refrigeración


48

- Ejemplo de cálculo de cargas de calefacción para el recinto Office HR.

CARGA MÁXIMA (RECINTO AISLADO)

Recinto Conjunto de recintos

O12 HR (Office HR) UTA Offices

Condiciones de proyecto

Internas Externas

Temperatura interior = 21.0 °C Temperatura exterior = -3.7 °C

Humedad relativa interior = 50.0 % Humedad relativa exterior = 90.0 %

Cargas térmicas de calefacción C. SENSIBLE (W)

Cubiertas

Tipo Superficie (m²) U (W/(m²·K)) Peso (kg/m²) Color

Tejado 48.2 0.15 659 Intermedio

177.92

Cerramientos interiores

Tipo Superficie (m²) U (W/(m²·K)) Peso (kg/m²)

Pared interior 14.9 0.26 206

Pared interior 10.6 0.38 28

Forjado 48.2 0.39 917

Hueco interior 1.9 2.00

48.35

49.74

234.83

46.63

Total estructural 557.46

Cargas interiores totales

Cargas debidas a la intermitencia de uso 5.0 %

27.87

Cargas internas totales

585.33

Ventilación

Caudal de ventilación total (m³/h)

315.0

2187.20

Potencia térmica de ventilación total 2187.20

POTENCIA TÉRMICA POR SUPERFICIE 48.2 m² 57.6 W/m²

POTENCIA TÉRMICA TOTAL : 2772.5 W

Tabla 9 – Ejemplo detallado cargas de calefacción

- Resumen de los resultados de las cargas de refrigeración

Refrigeración

Conjunto Potencia por

superficie (W/m²)

Potencia total (W)

UTA 1 Oficinas 74.4 174793.7

UTA 2 Cantina 288.5 67187.1

UTA 3 Cocina 175.7 66972.4

UTA 4 Sala de Conferencias 230.1 52845.3

UTA 5 Laboratorios 91.1 54324.2

UTA 6 Vestuarios 155.5 79647.9

Tabla 10 – Resumen cargas de refrigeración


49

- Resumen de los resultados de las cargas de calefacción

Calefacción

Conjunto Potencia por superficie

(W/m²)

Potencia total (W)

UTA 1 Oficinas 75.3 176907.6

UTA 2 Cantina 362.7 84473.5

UTA 3 Cocina 308.3 117492.5

UTA 4 Sala de Conferencias 225.6 51820.3

UTA 5 Laboratorios 144.6 86258.3

UTA 6 Vestuarios 164.4 84189.5

Tabla 11 – Resumen cargas de calefacción

Las potencias totales mostradas en las dos tablas resumen corresponden a la suma de las

cargas internas totales y las cargas totales de ventilación. Las cargas térmicas que se deben

compensar con la instalación de calefacción y refrigeración corresponden a la columna de

carga interna total en las tablas completas del cálculo de cargas.

Para los resultados completos de las cargas térmicas por recintos, así como los caudales

necesarios de ventilación por local, ver:

Anexo 1, apartado 1.2.1.2 de la Justificación del Cumplimiento del Reglamento de

Instalaciones Térmicas de los Edificios.


50


51

3. Estudio de la Instalación de Climatización Prevista

3.1 Descripción de la Instalación

El proyecto de construcción del edificio en Mechelen, Bélgica, comprende una instalación

de climatización. Esta instalación forma parte de este proyecto para su estudio y mejora en

términos de eficiencia energética. La instalación de climatización prevista es un sistema

completo puesto que incluye tanto climatización de invierno como de verano, y centralizado.

Con esta instalación se ha buscado cubrir las necesidades térmicas y de ventilación de un

edificio de oficinas con un presupuesto limitado.

Los sistemas de climatización se pueden clasificar en sistemas todo aire, sistemas agua-aire,

sistemas todo agua o sistemas con refrigerante, dependiendo del tipo de fluido caloportador

empleado para llevar la energía térmica a los locales. En este caso, se emplea un sistema agua-

aire, en el que por un lado se lleva aire tratado en climatizadores a los locales que proporciona

la ventilación necesaria pero sin capacidad suficiente para transportar toda la energía térmica

necesaria. Por ello, se complementa con aparatos terminales ventiloconvectores,

denominados fancoils, que se alimentan con agua, situados en los locales. Es el sistema más

completo ya que permite una regulación óptima de los parámetros de cada local teniendo en

cuenta sus necesidades específicas.

En un sistema aire-agua de calefacción y refrigeración, una parte principal la componen los

generadores de frío y calor. En este caso, se han previsto calderas como equipos de generación

de calor, y máquinas frigoríficas enfriadoras de agua, denominadas chillers, como equipos de

generación de frío. El agua caliente y fría se distribuye desde estos equipos a los fancoils en los

locales a través de tuberías, proporcionando las necesidades térmicas del local. La instalación

prevista es un sistema aire-agua de dos tuberías. Los sistemas de dos tuberías están

compuestos por una única tubería de ida y una única de retorno en cada unidad terminal. Esto

implica que en sistemas de climatización para tanto invierno como verano, sólo uno de los dos

sistemas, o el de calefacción o el de refrigeración, puede funcionar al mismo tiempo. Se trata

del tipo de sistema aire-agua más económico.

Asimismo, además del sistema a dos tubos, se prevé un circuito de agua caliente para la

utilización de radiadores. Estos radiadores, suministradas con su propia red de tuberías, están

previstos para algunos locales de la zona, concretamente para O-0 Sodexo Office, MD06 Nurse,

MD05 EHB y MD03 Mother & Baby.

El sistema dispone de unidades de tratamiento de aire (UTA), climatizadores que reciben aire

exterior y agua. La UTA proporciona la ventilación al edificio impulsando aire exterior tratado

hacia el interior de los locales mediante los conductos de aire. El aire será distribuido a 20 °C

en verano, y como mucho a 24 °C en verano. En este caso, el sistema está formado por seis

unidades de tratamiento de aire distribuidas de la siguiente manera:


52

UTA 1 – Oficinas

UTA 2 – Cantina

UTA 3 – Cocina

UTA 4 – Sala de Conferencias

UTA 5 – Laboratorios

UTA 6 – Vestuarios

Se ha dividido el edificio en seis grandes zonas, según las características de las necesidades de

ventilación de cada local, independizando los conductos de aire para cada zona. La primera

unidad de tratamiento de aire proporciona la circulación de aire necesaria para todas las

oficinas y salas de reuniones de la planta de arriba, así como las de la planta de abajo,

recepción y la zona médica. La UTA 2 impulsa y extrae el aire de la cantina exclusivamente. La

UTA 3 para la cocina, además de extraer el aire necesario de la cocina, impulsa aire al área K01

Service, en el que se sirve la comida, así como a los almacenes de alimentos. La sala de

conferencias, situada en la planta de arriba, tiene su propia unidad de tratamiento de aire UTA

4. Los laboratorios, así como las oficinas y los almacenes situados en la zona de laboratorio,

son suministrados por la UTA 5. Además, los laboratorios tendrán campanas de aire

independientes debido a sus necesidades específicas de extracción. Finalmente, los vestuarios

serán ventilados mediante la UTA 6.

3.1.1 Condiciones específicas de los laboratorios

Una peculiaridad de este edificio respecto a otros edificios de oficinas es la existencia de

laboratorios. Como se muestra en la tabla 5, existen 603.83 m² de zona de laboratorios

formados por 17 locales. De estos 17 locales, son 5 los que son laboratorios específicamente:

LB01 Quality Lab, LB012 Sensory Lab, LB03 Micro Lab, LB013 Make & Pack Lab y LB014

Raw/Ready Products Lab, ya que el resto lo componen oficinas y almacenes de uso

complementario a los laboratorios.

A la hora de desarrollar un sistema de climatización, se debe de tener en cuenta las

necesidades específicas de los laboratorios puesto que normalmente en ellos se trata

productos tóxicos. En este tipo de local, además del control y ajuste de las necesidades

térmicas, se requiere una renovación de aire mayor que en locales de oficinas que permita la

evacuación de las partículas contaminantes. Por ello, los laboratorios requieren una calidad de

aire interior IDA 1, que corresponde a aire de óptima calidad, según lo indicado en el

Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios, instrucción 1.1.4.2 Exigencia de Calidad del

Aire Interior.

Para cumplir estos requisitos, por un lado se independiza la ventilación de esta zona del resto

del edificio, siendo suministrada con su propia unidad de tratamiento de aire y los conductos

correspondientes. De esta forma, todo el aire de extracción de estos locales será transportado

al exterior directamente sin mezclarse con el aire de impulsión de otros locales. Por lo tanto, la


53

unidad de extracción de aire a instalar para los laboratorios realizará una impulsión de aire

compuesta por un 100% de aire exterior.

A la hora de desarrollar el sistema de climatización, para determinar los caudales de

ventilación de los laboratorios se toman los valores ya especificados para ellos en lugar de

calcularlos en el CYPE como en los demás locales. En consecuencia, los caudales de ventilación

de estos locales serán iguales para el proyecto previsto en Bélgica y para este proyecto. De

esta forma, los caudales de ventilación específicos en estos locales serán los siguientes:

- LB01 Quality Lab: 6900 m³/h.

- LB012 Sensory Lab: 750 m³/h.

- LB03 Micro Lab: 1500 m³/h.

- LB013 Make & Pack Lab: 750 m³/h.

- LB014 Raw/Ready Products Lab: 400 m³/h.

Asimismo, en los laboratorios se exige que las corrientes de aire se produzcan siempre en el

sentido adecuado: de zonas menos contaminadas a las más contaminadas. Por ello se han

previsto campanas de extracción independiente en todas las zonas concretas donde se

manipula productos tóxicos. Se han previsto seis extracciones independientes, una de ellas en

LB014 Rawy/Ready Products Lab con un caudal de 1080 m³/h. El resto, seis unidades, están

previstas en LB01 Quality Lab, con los siguientes caudales: cuatro unidades de 1080 m³/h, una

de 1250 m³/h y una de 75 m³/h.

3.2 Características de los Equipos

- Equipos de producción de calor

Se han previsto dos calderas de la marca Remeha, de la gama Gas 310 Pro, modelo 500. La

potencia útil de cada una es de 461 kW. Se trata de una caldera de condensación de pie que

utiliza gas natural como combustible, con una temperatura de impulsión de 80 °C y un salto

térmico de 20 °C. El cuerpo de la caldera está formado por elementos de aluminio fundido.

Tiene una modulación de carga entre 20% y 100%, y esta característica junto con el hecho de

que se instalen dos unidades permite regular la capacidad de producción de calor según las

necesidades, utilizando una o las dos calderas, a plena carga o a carga parcial.

Las calderas se sitúan en la planta baja en una sala habilitada para ello, T01 Technical Room.

Después de obtener agua de la red y calentarla, la impulsa a los distintos fancoils de los locales

de las dos plantas, y por otro lado directamente a las unidades de tratamiento de aire.


54

Figura 15 – Caldera de gas de la instalación prevista

Fuente: Remeha

- Equipos de producción de frío

Como con las calderas, se han previsto dos unidades de refrigeración de agua con una

capacidad frigorífica de 256 kW. La marca de los chillers es Blue Box, modelo TETRIS/LN-27.4.

El refrigerante utilizado es R410A, y tiene cuatro compresores tipo scroll y dos circuitos

frigoríficos.

Los dos chillers se localizan en la cubierta en una plataforma en el centro. Son suministrados

con agua de la red, con una temperatura de agua de entrada el evaporador de 12 °C y

posterior a su enfriamiento, saliendo a 6 °C, lo impulsan por un lado a los fancoils de los locales

y por otro a las unidades de tratamiento de aire.

Figura 16 – Chiller de la instalación prevista

Fuente: Blue Box


55

- Unidades de tratamiento de aire

Las seis unidades de tratamiento de aire seleccionadas en la instalación prevista son de la

marca BerlinerLuft Klimatechnik, de la serie EuroCond. Los modelos de cada una, junto con las

capacidades de caudal de aire de impulsión y de extracción son las siguientes:

Unidad de Tratamiento de aire

Modelo Caudal Impulsión (m³/h) Caudal Extracción (m³/h)

UTA 1 EC 20 14245 13675

UTA 2 EC 12 9000 9000

UTA 3 EC 16 11000 10000

UTA 4 EC 9 7500 7500

UTA 5 EC 16 12625 4539

UTA 6 EC 9 6000 6000

Tabla 12 – Caudales de las unidades de tratamiento de aire previstas

Los paneles están formados por paneles sándwich dobles de acero galvanizado y el perfil es de

aluminio. Están situadas en la plataforma en la cubierta, a la que acceden los conductos de aire

de los locales.

Figura 17 – Unidades de tratamiento de aire previstas

Fuente: BerlinerLuft

- Unidades Fancoils

Los fancoils son de la marca ATC (Air Trade Center), de dos modelos:, según su localización, el

modelo J.03 UTC/UTV y modelo CSV4S. Se trata de fancoils de techo de dos tuberías, de alta

presión, tanto para proporcionar frío como para calor. Hay un total de 75 fancoils previstos,

con potencias comprendidas entre 250 W y 3825 W de capacidad.

El modelo UTC/UTV es de distribución con conductos y está previsto para los vestuarios. El

modelo CSV4S es de descarga directa y está previsto para el resto del edificio:


56

Figura 18 – Fancoil de la instalación prevista

Fuente: ATC

3.3 Características energéticas de la instalación

- Calderas

Las dos unidades previstas tienen las siguientes características:

Modelo Remeha Gas 310 Eco Pro 500

Potencia Útil 461 kW

Potencia Nominal 469 kW

Rendimiento 98.3 %

Consumo de energía eléctrica 543 VA

Consumo de gas natural 49.6 m3/h

Tabla 13 – Características de las calderas

El índice COP (Coeficiente de Rendimiento) expresa el rendimiento energético mediante la

relación entre la energía útil y la energía consumida en equipos de producción de calor.

Al tratarse de una caldera de condensación, de consumo de gas natural, la potencia útil (461

kW) es mucho mayor que el consumo eléctrico (543 VA). Este tipo de calderas consume muy


57

poca energía eléctrica ya que la mayor parte de energía que consume viene de la potencia

calorífica del gas natural. En la potencia absorbida, por lo tanto, se ha de tener en cuenta el

consumo de gas. Como muestra la tabla, el rendimiento de esta caldera es de 98.3%. Este dato

es proporcionado por el fabricante, y corresponde al siguiente ratio:

El rendimiento de las calderas de condensación suele aproximarse a 98% medido sobre el

poder calorífico superior, frente a un 70-80% de las calderas convencionales, por lo que

resulta superior en términos de eficiencia energética.

- Chillers

Están previstas dos unidades de las siguientes características:

Modelo Blue Box Tetris/LN-27.4

Potencia Útil 256 kW

Potencia Máxima Consumida 88.8 kW

Tabla 14 – Características de los chillers

El índice EER (Coeficiente de Eficacia Frigorífica) representa la eficiencia energética de

producción de frío.

Por lo tanto, si calculamos el EER para este modelo de chiller, tenemos:

Las clases de eficiencia energética de los equipos de producción de frío según su EER se

clasifican de la forma mostrada en la siguiente tabla.


58

Clase de Eficiencia Energética EER

A B C D E

F G

Tabla 15 – Clasificación energética de los equipos de refrigeración

Por lo tanto, este chiller corresponde a una clase C por tener un EER de 2.88.

- Potencia suministrada total

La potencia total suministrada por este sistema de climatización será la suma de las potencias

útiles proporcionada por las calderas y los chillers.

3.4 Análisis de consumo

Los tipos de energía utilizadas en este sistema de climatización son electricidad y gas

natural. El consumo total de la instalación será la suma de los consumos de todos los equipos:

las unidades de tratamiento de aire, las calderas y los chillers. El consumo de los fancoils se

desprecia ya que la potencia eléctrica consumida es muy pequeña, dado que su capacidad

frigorífica y calorífica viene de las calderas y los chillers. El consumo de las bombas de

circulación también se desprecia dado que su consumo eléctrico es significativamente menor

comparado que el de los chillers y las unidades de tratamiento de aire.

- Consumo eléctrico de las unidades de tratamiento de aire

La potencia de cada unidad de tratamiento de aire es la compuesta por la suma de los

consumos de los dos ventiladores.


59

Unidades de Tratamiento de Aire Consumo de Potencia

Eléctrica (kW)

UTA 1 – Oficinas 13

UTA 2 – Cantina 9.5

UTA 3 – Cocina 9.5

UTA 4 – Sala de Conferencias 7

UTA 5 – Laboratorios 9.7

UTA 6 – Vestuarios 6

Consumo Total UTA 54.7

Tabla 16 – Consumo de las unidades de tratamiento de aire

- Consumo eléctrico de los chillers

A partir de los datos de la tabla número 14, el consumo total de los chillers será la suma del

consumo eléctrico de las dos unidades:

- Consumo de las calderas

Las calderas de condensación consumen tanto gas natural como electricidad, siendo este

último valor muy bajo como ya se ha visto, por lo que se desprecia su consumo eléctrico.

A partir de los datos en la tabla número 13, tenemos que las calderas consumen cada una 49.6

m³/h. Para obtener un consumo anual aproximado, debemos tener en cuenta las horas

anuales de funcionamiento del sistema de calefacción, incluyendo el funcionamiento a carga

parcial de las calderas.

Utilizando un criterio conservador, se toma el valor de 1800 h/año de funcionamiento que

suele ser utilizado como valor convencional de calefacción en Madrid. Este valor es

equivalente a 180 días de funcionamiento al año, 10 horas al día a plena completa. El consumo

anual de gas natural sería entonces:

⁄ ⁄

- Consumo eléctrico total

El consumo eléctrico total del sistema es el obtenido en la suma de las unidades de

tratamiento de aire y en los chillers, ya que se ha despreciado el consumo de los fancoils y el

consumo principal de las calderas es el gas natural.


60

Equipos Consumo Eléctrico


Chillers 177.5 kW

Consumo Total 232.2 kW

Tabla 17 – Consumo eléctrico total de la instalación prevista

- Balance energético global

Se ha obtenido que la potencia total suministrada por el sistema de climatización es de

1434 kW en el apartado 3.3, consumiendo una potencia eléctrica total de 232.2 kW, además

de 178200 m³/anuales de gas natural.


61

4. Diseño de la Instalación de Climatización

4.1 Descripción de la instalación

Mediante el programa CYPECAD MEP se realiza el diseño de la instalación de

climatización. Tras el estudio de la climatización prevista en el Capítulo 3, se busca desarrollar

un sistema alternativo de mayor eficiencia energética.

La climatización de un edificio puede ser unitaria o centralizada. La unitaria es menos eficiente

ya que los aparatos pequeños tienen menores rendimientos que los grandes, y en caso de que

haya varios la suma de todos ellos consumen más energía que uno solo. En este caso, ya que

es un edificio grande, se desarrolla un sistema de climatización centralizado.

Se realiza un sistema aire-agua, como el previsto, dado que es el más completo. El sistema de

fancoils permite independizar salas y despachos, aspecto clave en un edificio de oficinas.

Mientas que el sistema de climatización previsto en Bélgica es un sistema a dos tubos, el

sistema de climatización propuesto es de cuatro. Este sistema tiene tuberías de ida y de

retorno para tanto frío como para calor, permitiendo suplir las necesidades térmicas cuando se

den al mismo tiempo necesidades de calefacción y de refrigeración en el edificio. Dado que es

un edificio grande con muchos usos distintos, se pueden dar necesidades de refrigeración en

unas salas, como en la sala de conferencias, a la vez que se den necesidades de calefacción

otras, como en despachos individuales. Proporciona un mayor confort que el sistema previsto

en Bélgica, ya que el sistema de regulación en cada zona permite accionar el sistema de

calefacción o el de refrigeración.

El sistema propuesto contiene dos calderas y dos chillers, como en la instalación ya prevista. La

implementación de este sistema supone una mayor eficiencia energética que la utilización de

una única caldera y un único chiller porque permite el fraccionamiento de la potencia. Con dos

unidades de un equipo generador, si la potencia requerida es menor que la nominal de una de

ellas, es posible utilizar únicamente una de las unidades, permitiendo dejar la otra apagada. El

fraccionamiento de la potencia de los equipos adapta la producción de energía térmica a la del

sistema, consiguiendo en cada instante un régimen de potencia más cercano al rendimiento

máximo.

De acuerdo a la instrucción técnica 1.2.4.1.2.2 Fraccionamiento de la potencia del RITE, si la

potencia térmica a instalar es mayor que 400 kW, se instalan dos o más generadores para el

caso de centrales de calor equipadas con generadores de combustible líquido o gaseoso.


62

4.2 Sistema de Aire

4.2.1 Unidades de Tratamiento de Aire

Se mantiene la utilización de seis unidades de tratamiento de aire como en la instalación

prevista, una para cada conjunto de recintos, correspondiendo con los realizados en el

apartado 2.4 Definición de recintos.

De esta forma, cada unidad de tratamiento de aire realiza la ventilación de los locales situados

en las siguientes zonas, correspondiendo con los nombres de las zonas descritas en las tablas 3

y 4 en 2.1 Descripción del edificio:

- UTA 1 Oficinas:

En la planta baja: almacenes, cuartos técnicos, Manpower, salas médicas y la

recepción.

- En la primera planta: salas de reuniones, salas de fotocopias, oficinas, salones y

almacenes.

- UTA 2 Cantina: Únicamente la cantina en la planta baja.

- UTA 3 Cocina: La zona de cocinas en la planta baja, incluyendo los almacenes de

alimentos.

- UTA 4 Sala de Conferencias: Únicamente la sala de conferencias en la primera planta.

- UTA 5 Laboratorios: La zona de laboratorios entera, incluyendo los almacenes y

oficinas.

- UTA 6 Vestuarios: La zona de vestuarios entera.

Se dimensionan los caudales de impulsión y de extracción de las unidades de tratamiento de

aire a partir de los resultados de ventilación necesaria obtenidos en el cálculo de cargas

térmicas.


63

Tabla con las características de las seis unidades de tratamiento de aire diseñadas:

Unidad de Tratamiento de Aire

Caudal Impulsión

(m³/h)

Caudal Extracción

(m³/h)

Potencia Frigorífica

(kW)

Potencia Calorífica

(kW)

Potencia Nominal

(kW)

UTA 1 - Oficinas 17955 18735 67.59 153.86 15

UTA 2 - Cantina 11340 11340 57.17 141.09 11

UTA 3 - Cocina 10650 10090 50.67 136.37 10

UTA 4 – Sala de Conferencias 6616 6616 38.98 96.20 7

UTA 5 - Laboratorios 11190 4440 57.17 141.09 11

UTA 6 - Vestuarios 10940 10940 50.67 136.37 10

Potencias Totales: 322.25 804.98 64

Tabla 18 – Características de las unidades de tratamiento de aire seleccionadas

Las unidades de tratamiento de aire propuestas llevan todas recuperadores de calor. En los

casos de las UTA 1, 2 y 4 los recuperadores son de mezcla entre el aire de extracción y el de

impulsión. En el caso de las UTA previstas en la cocina, laboratorios y vestuarios no son de

mezcla puesto que las características de estos locales exigen que el 100% del aire impulsado

sea aire exterior.

- Cumplimiento de la instrucción técnica 1.1.4.2.4. Filtración del aire exterior mínimo de

ventilación del RITE

Se cumple con las clases de filtración expuestas en el RITE de acuerdo a la calidad del aire

interior, IDA 2, y a la calidad del aire exterior, ODA 3, empleando por lo tanto filtros del tipo

F6/F8 en las unidades de tratamiento de aire.

4.2.2 Conductos de aire

Las unidades de tratamiento de aire impulsan y extraen el aire de ventilación de los locales

a través de conductos. A cada unidad de tratamiento de aire se conectan dos conductos de

aire: uno de impulsión y otro de extracción.

Los conductos de aire de impulsión propuestos son de lana mineral, ya que de esta forma

queda aislado el conducto manteniendo la temperatura del aire a impulsar. En los lugares

donde los conductos son visibles, son instalan de chapa galvanizada. Son todos de sección

rectangular, menos lo últimos tramos de los conductos que de pequeña sección, puesto que

suministran un caudal de ventilación bajo, como es en los últimos tramos de los conductos que

solamente conectan con un difusor, que son circulares.


64

Figura 19 – Conducto de aire de lana mineral seleccionado

Los conductos de aire se instalan en el falso techo, teniendo en cuenta que se dispone de un

espacio de 80 cm aproximadamente.

El dimensionado de las secciones de los conductos depende del caudal necesario. El caudal

que transcurre por un conducto está condicionado por la sección del conducto y por la

velocidad del aire. Las secciones de los conductos se diseñan cumpliendo con los siguientes

requisitos:

- La velocidad máxima en los conductos horizontales es de 3 m/s en los conductos

situados sobre locales habitables dado que con valores superiores a éste el nivel

sonoro es demasiado alto. La velocidad máxima en los conductos situados en zonas de

paso puede llegar a unos 5 m/s.

- La sección será la mínima necesaria para que cumpla con la velocidad máxima así

como con el caudal necesario.

El cálculo de la instalación realizado por CYPE comprueba que se cumple en todos los tramos

de conductos una velocidad mínima de 0.25 m/s y una velocidad máxima de 2.5 m/s en tramos

con difusores o rejillas.


65

Ejemplo de las comprobaciones realizadas por el cálculo de CYPE en un tramo de conducto de

aire:

Figura 20 – Ejemplo de las comprobaciones realizadas en conductos

4.2.3 Difusores y Rejillas de Retorno

La impulsión de aire a los locales desde los conductos de aire se realiza mediante difusores.

En cada local se instala un número de difusores necesario con las características necesarias

para que se cumpla con el caudal de ventilación establecido en el local. El tipo de difusor

seleccionado es el difusor rotacional con deflectores fijos y placa frontal circular.

Figura 21 – Imagen del difusor seleccionado

Los difusores de diseñan de tal forma que impulsen el caudal de aire necesario. Según este

valor, se escoge uno de un tamaño que cumpla con la potencia sonora máxima y la pérdida de

carga máxima, junto con un diámetro de acuerdo al diámetro del conducto al que está

conectado.


66

Figura 22 – Ejemplo selección características del difusor

En lo conductos de aire de extracción se instalan rejillas de retorno. Se diseñan seleccionando

el caudal de aire de ventilación a extraer del local.

Cuando el caudal de ventilación necesario en un local es mayor a 500 m³/h, se instala más de

un difusor y rejilla, de caudal menor o igual a 500 m³/h cada uno, para realizar una mejor

distribución del aire en el local.

4.3 Sistema de Agua

4.3.1 Fancoils

Se instalan un total de 73 unidades de fancoils. Los fancoils seleccionados son de cuatro

tubos, de techo y con descarga directa. Todas las unidades tienen tanto capacidad frigorífica

como calorífica. La potencia frigorífica de cada fancoil se selecciona a partir las cargas térmicas

de refrigeración del local, y la potencia calorífica a partir de las cargas térmicas de calefacción

del local. En locales grandes, se instalan varios fancoils para realizar una mejor distribución de

temperaturas en el local.


67

Figura 23 - Imagen del fancoil seleccionado

4.3.2 Calderas y Chillers

- Cálculo de Potencias

Las calderas suministran agua caliente por un lado a los fancoils y por otro a las baterías de

agua caliente de las unidades de tratamiento de aire, de la misma forma que los chillers con el

agua fría. Por lo tanto, la determinación de las potencias de caldera necesarias corresponde a

la suma de las potencias caloríficas de todos los fancoils junto con la suma de las potencias

caloríficas de las unidades de tratamiento de aire.

- La suma de las potencias caloríficas de los 73 fancoils es de 75.4 kW.

- De la tabla en el apartado 4.2.1 Unidades de tratamiento de aire, se obtiene que la

suma de las potencias caloríficas de las seis unidades es de 804.98 kW.

Por lo tanto, la potencia necesaria a suministrar por las calderas será:

Teniendo en cuenta que se instalan dos calderas, la potencia mínima de cada una deberá ser:

De la misma manera, las potencias necesarias de los chillers se determinan mediante la suma

de las potencias frigoríficas totales de todos los fancoils y las unidades de tratamiento de aire.

- La suma de las potencias frigoríficas de los 73 fancoils es de 244.17 kW.

- De la tabla en el apartado 4.2.1 Unidades de tratamiento de aire, se obtiene que la

suma de las potencias frigoríficas de las seis unidades es de 322.25 kW.

Por lo tanto, la potencia necesaria a suministrar por los chillers será:


68

Teniendo en cuenta que se instalan dos chillers, la potencia mínima de cada uno deberá ser:

- Calderas

Se propone instalar calderas de biomasa, que utilizan combustible vegetal normalmente

procedente de residuos para producir calor. Tienen rendimientos parecidos a las calderas de

gas, en torno a un rendimiento de 100%, pero supone una gran ventaja puesto que utiliza una

fuente de energía renovable y contamina en menor medida al medio ambiente que una

caldera de gas convencional como la que está en el diseño previsto en Bélgica. Además,

supone un coste mucho menor puesto que se elimina el consumo de gas natural, que como se

ha visto en el apartado 3.4 Análisis de Consumos estaba previsto en 178200 m³.

Los dos tipos habituales de calderas de biomasa son de pellets o astillas. Se selecciona un

modelo de pellets proporcionado por CYPE de la marca “Gilles”. Se trata del modelo industrial

de refrigeración por aire, para las dos unidades a instalar, concretamente el modelo de 450 kW

ya que se ha visto que la potencia de cada una ha de ser igual o superior a 440.19 kW para

asegurarla generación de la potencia necesaria.

Se observa que la potencia de las calderas propuestas, de 450 kW cada una, es algo menor que

las previstas en Bélgica, con valor de 461 kW cada una. Esto se debe a que las cargas térmicas

de invierno son menores en Madrid, y por lo tanto la necesidad de potencia calorífica es

menor.

- Chillers

Se seleccionan dos chillers de 300 kW de potencia cada uno, superior al valor de 283.21

kW de potencia de refrigeración necesaria para asegurar la generación mínima de potencia. En

una primera versión del sistema de climatización propuesto, se seleccionan los chillers

manteniendo un EER = 2.88 que, como se ha visto en 3.3 Características energéticas de la

instalación, se trata de una clase C de eficiencia energética.

Se observa que los chillers a instalar, de 300 kW, son de mayor potencia que los previstos en

Bélgica, que son de 256 kW cada uno. Esta diferencia se debe a que las cargas térmicas de

verano son superiores en Madrid, y por ello la necesidad de potencia de refrigeración es

mayor.


69

4.3.3 Tuberías

Por ser un sistema a cuatro tubos, cada fancoil tendrá cuatro conexiones: impulsión de

agua fría, retorno de agua fría, impulsión de agua caliente y retorno de agua caliente. Las

tuberías de agua caliente parten de la sala de calderas, saliendo una tubería directa hacia las

unidades de tratamiento de aire en la cubierta para alimentar a las baterías, y otra a distribuir

a los fancoils de las dos plantas. Las tuberías de agua fría nacen de los chillers, alimentando por

un lado a las baterías de agua fría de las unidades de tratamiento de aire y por otro bajando a

distribuir a los fancoils.

Las tuberías de esta instalación tienen unos diámetros comprendidos entre 16 mm y 100

mm, conforme al caudal de agua que transporten. Las tuberías suelen ser de acero, cobre o

materiales plásticos. En este caso, las tuberías instaladas en el interior del edificio son de

polietileno reticulado con barrera de oxígeno y aislamiento mediante coquilla flexible de

espuma elastomérica, que permiten unos diámetros de 16 mm a 90 mm. Los tramos de

tubería situados en la cubierta están expuestos al exterior y por lo tanto deben estar

acondicionadas para ello. Las tuberías con mayor caudal, como las que bajan de los chillers,

son de cobre, que permite unos diámetros de hasta 108 mm, o de acero negro que admite

hasta 6”.

El cálculo de la instalación realizado por CYPE comprueba que se cumple en todos los

tramos de tuberías que velocidad instalada es menor a 2 m/s y una pérdida de carga instalada

menor a 367 Pa/m. El cálculo obtiene el caudal, pérdida de presión total y el flujo de calor

lineal en cada tramo de tubería, como se muestra en el siguiente ejemplo de uno de los

tramos:

Figura 24 – Ejemplo de las comprobaciones en tuberías

Asimismo, las bombas de seleccionadas para la circulación del agua el son de regulación de

frecuencia, ya que permiten adaptar su velocidad a las necesidades del circuito, consumiendo

menos potencia cuando las condiciones lo permitan.


70

4.4 Cálculo de la Instalación

Una vez diseñada toda la instalación e introducidos y conectados todos los equipos, se

realiza el cálculo de la instalación y la verificación de todas las comprobaciones necesarias,

tanto del sistema de aire como de agua.

Para los cálculos obtenidos de la instalación, ver:

Anexo 1: Justificación del cumplimiento del Reglamento de Instalaciones Térmicas de los

Edificios.

Para ver los planos finales con la distribución de la climatización diseñada, ver:

Anexo 6: Plano de la climatización de la planta baja

Anexo 7: Plano de la climatización de la planta primera

Anexo 8: Plano de la distribución de equipos en cubierta

La ventilación de los aeos se hace con extracciones independientes y no están incluidas en este

proyecto, por lo que no se muestran en los planos.

4.5 Cumplimiento de la Normativa

Esta instalación de climatización se lleva a cabo cumpliendo con la siguiente normativa:

- Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios (RITE), Real Decreto 1027/2007.

- Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios (RITE), Real Decreto 1826/2009 por

el que se modifica el RITE aprobado por Real Decreto 1027/2007.

- Código Técnico de la Edificación, Real Decreto 314/2006 con sus Documentos Básicos.

- Normas UNE de aplicación.


71

5. Calificación Energética

5.1 Introducción a Calener

La Calificación Energética de los Edificios es una exigencia derivada de la Directiva

2002/91/CE del Parlamento Europeo y del Consejo. Asimismo, tras el reciente Real Decreto

235/2013 por el que se aprueba el procedimiento para la certificación de eficiencia energética

de edificios, tanto de nueva construcción como existentes, la puesta a disposición del

certificado de eficiencia energética será exigible para los contratos de venta o arrendamiento.

El certificado energético mide la eficiencia energética de un edificio teniendo en cuenta el

consumo de energía que se estima necesario para satisfacer la demanda de energía. Incluye la

energía consumida en calefacción, refrigeración, ventilación, producción de agua caliente

sanitaria (ACS) e iluminación.

La obtención de la calificación energética del edificio se realiza en este caso mediante el

programa Calener, uno de los programas informáticos reconocidos para la calificación

energética promovido por el Ministerio de Industria, Energía y Turismo, a través de la IDEA

(Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía). Se emplea la versión Calener-VYP por

tratarse de un edificio terciario de tamaño mediano.

A partir de las características geométricas y constructivas del edificio y de la instalación de

climatización, la herramienta Calener permite determinar el nivel de eficiencia energética de

edificios. Asigna a cada edificio una Clase Energética de eficiencia que varía desde la A, para los

edificios más eficientes, hasta la G para los menos eficientes, según sea la comparación entre

el consumo del edificio objeto con el de referencia.

Figura 25 – Clases de eficiencia energética

Fuente: Grupo Boxx

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=BZ_h9sYtw4LgxM&tbnid=hHZU8yltb5eXfM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.grupoboxx.com/blog/certificacion-energetica/&ei=OhOZUZ_0A5D30gWKnoFw&bvm=bv.46751780,d.ZGU&psig=AFQjCNED69EuGoDAYddC3Y9MAk0vBuKPgg&ust=1369072809027408


72

El consumo de energía está establecido respecto al consumo el edificio de referencia, siendo

las clases A, B, C y D menores al 100% de éste, y las clases E, F y G representan valores

superiores a los de referencia y por lo tanto de menor eficiencia energética.

5.2 Resultados

Los resultados de la calificación energética de Calener muestran la demanda energética

de calefacción y refrigeración en y , así como las emisiones de en

y para calefacción, refrigeración, ACS e iluminación. A cada uno de

estos valores le corresponde una clase, y teniendo en cuenta los resultados totales obtieneuna

calificación global.

Tras la exportación del edificio y de la instalación de climatización desde CYPE a Calener, se

realiza el cálculo de la calificación energética, obteniéndose los siguientes resultados:

Figura 26 – Resultados calificación energética Calener

En este proyecto no se han tenido en cuenta ni la iluminación ni el ACS. Por lo tanto, los

resultados relevantes son la demanda y las emisiones de de calefacción y refrigeración. La

demanda de calefacción y de refrigeración es función de la envolvente del edificio, así como

del clima y de la ubicación. Esta parte del certificado de eficiencia energética corresponde a la

exportación a LIDER. La instalación de climatización es tenida en cuenta en los resultados de

las emisiones de .


73

La demanda de energía para calefacción prevista es de 801654.3 obteniendo una

clase C, y la de refrigeración de 327261.9 obteniendo la clase D. Por otro lado, se

obtiene una clase B para las emisiones de tanto de calefacción como de refrigeración, con

unas emisiones previstas de 323136.8 y 36438,3 , respectivamente.

Por lo tanto, se obtienen resultados de eficiencia energética satisfactorios puesto que se

exponen valores menores a los de referencia.

El resultado global de la calificación es una C. Este resultado tiene en cuenta la clase obtenida

en ACS, una A por no haber tenido en cuenta ningún consumo de ACS y que mejora la

calificación global, y la clase D obtenida en iluminación que, en cambio, empeora la calificación

global. Por lo tanto, no se considera que los resultados de ACS y de iluminación afecten en

gran medida a la calificación global puesto que si se hubiese tenido en cuenta el consumo de

ACS el resultado global empeoraría, pero si se hubiese actuado sobre la iluminación el

resultado global podría mejorar.

Para ver el resumen del resultado de la calificación energética realizada con Calener, ver:

Anexo 2: Resultados de la primera calificación energética


74


75

6. Análisis de Resultados y Mejoras

6.1 Diferencias Bélgica - España

Uno de los objetivos de este proyecto es desarrollar una instalación alternativa a la

prevista en Bélgica adaptándola a la norma vigente en España, y por lo tanto un punto esencial

a tratar es las diferencias encontradas entre estos dos países. La instalación de climatización

diseñada en este proyecto es distinta a la prevista en Bélgica principalmente debido a que, sin

un límite de presupuesto como es el caso del proyecto en Bélgica, se ha buscado desarrollar un

sistema eficiente. No obstante, se encuentran diferencias significativas a la hora de realizar un

proyecto de climatización en Bélgica o en España. La principal trata de la diferencia de

necesidades térmicas debido al clima. Asimismo, se estudia la normativa aplicada en Bélgica ya

que se aplican criterios dispares.

6.1.1 Diferencias Climáticas

Mechelen tiene unas condiciones climáticas muy diferentes a las de Madrid debido a su

situación geográfica. Estas diferencias climáticas crean unas necesidades térmicas distintas, y

por lo tanto las cargas térmicas del edificio situado en Mechelen son distintas a las cargas

térmicas calculadas en este proyecto. Este hecho condiciona la potencia de los fancoils a

instalar para satisfacer las necesidades térmicas.

Figura 27 – Situación geográfica de Mechelen


76

Como ya visto en 2.3.2 Condiciones exteriores de cálculo, las condiciones climáticas forman

parte de los datos de partida para el cálculo de cargas. A continuación se muestran las

diferencias entre Mechelen y Madrid de algunos de los parámetros climáticos que condicionan

el cálculo de cargas.

Parámetros generales Madrid Mechelen

Latitud 40.3º 51.03º

Longitud 3.68º 4.47º

Altitud 633 m 8m

Temperatura seca verano 33.5 27

Temperatura seca invierno -3.7 -5

Temperatura húmeda verano 20.4 20.1

Humedad relativa verano 90% 91.20%

Tabla 19 – Comparación parámetros para el cálculo de cargas Madrid-Mechelen

La diferencia climática más significativa es la temperatura. Como se muestra en la gráfica a

continuación, la media de temperaturas es más alta en Madrid continuamente, habiendo una

diferencia de entre 3 °C en algunos meses de invierno hasta una diferencia de 8 °C en el mes

de Agosto. Esto supone una potencia de calefacción mayor en Mechelen, así como una

potencia de refrigeración mayor en Madrid durante los meses de verano. Por ello, los fancoils

previstos en el proyecto en Bélgica son de distinta potencia, tanto frigorífica como de

calefacción, que los calculados en este proyecto.

Figura 28 – Gráfica de comparación de las temperaturas Madrid-Mechelen

0

5

10

15

20

25

30

Tem

per

atu

ra (

°C)

Mes

Temperatura Media Mensual

Mechelen

Madrid


77

6.1.2 Diferencias en Normativa Aplicada

La segunda diferencia principal entre los proyectos de Bélgica y España se encuentra en el

sistema de ventilación. Los criterios de ventilación utilizados para el proyecto de Bélgica son

distintos puesto que para los mismos locales establece unos caudales de aire de ventilación de

distinto valor.

La normativa aplicada en España para instalaciones de climatización está recogida en el RITE -

Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios. Según la instrucción técnica IT 1.1.4.2

Exigencia de calidad del aire interior, existen distintas cuatro categorías para el nivel de calidad

del aire interior: IDA 1, IDA 2, IDA 3 e IDA 4. El RITE establece el nivel de calidad de aire que

debe haber en cada local según el tipo de uso:

IT 1.1.4.2.2 Categorías de calidad del aire interior en función del uso de los

edificios

IDA 1 (aire de óptima calidad): hospitales, clínicas, laboratorios y guarderías.

IDA 2 (aire de buena calidad): oficinas, residencias (locales comunes de hoteles y

similares, residencias de ancianos y de estudiantes), salas de lectura, museos,

salas de tribunales, aulas de enseñanza y asimilables y piscinas.

IDA 3 (aire de calidad media): edificios comerciales, cines, teatros, salones de

actos, habitaciones de hoteles y similares, restaurantes, cafeterías, bares, salas de

fiestas, gimnasios, locales para el deporte (salvo piscinas) y salas de ordenadores.

IDA 4 (aire de calidad baja)

Por lo tanto, aplicando el RITE, en este proyecto se utiliza aire de buena calidad, IDA 2, por

tratarse de un edificio de oficinas. De acuerdo al RITE, los edificios deben disponer de un

sistema de ventilación para aportar suficiente aire exterior evitando la formación de elevadas

concentraciones contaminantes. Cada nivel de calidad de aire implica una cantidad mínima de

aire exterior de ventilación necesaria. Los valores medios del caudal de aire de renovación

necesario según la calidad de aire establecida son los siguientes:

Categoría m³/h por persona ppm (*) m³/(h·m²)

IDA 1 72 350 No aplicable

IDA 2 45 500 0.83

IDA 3 28 800 0.55

IDA 4 18 1200 0.28

(*) Concentración de (en partes por millón en volumen) por encima de la concentración en el aire exterior.

Tabla 20 – Clasificación calidad del aire interior


78

Además del caudal de aire exterior por persona, se pueden utilizar los métodos de

concentración máxima de o el caudal de aire por unidad de superficie, mostrados en la

tabla. Se observa que para una calidad de aire IDA 2 el valor medio de caudal de aire exterior

de ventilación es de 45 m³/h por persona.

En el proyecto en Bélgica, por otra parte, los caudales de aire de ventilación previstos son de

30 m³/h por persona, concretamente en las salas de reuniones y oficinas, por lo que no

corresponde con la calidad de aire interior establecida en este proyecto. Para el sistema de

ventilación en Bélgica utilizan NBN EN 13779 (2007): Ventilación en edificios no residenciales.

NBN es la organización nacional responsable de la creación y publicación de los estándares en

Bélgica. NBN EN 13779 corresponde con UNE-EN 13779 en España, en la que también se

encuentra la clasificación de los cuatro niveles de calidades de aire interior. La clasificación de

IDA en UNE-EN 13779 es a su vez utilizada por el RITE para la asignación del nivel de calidad de

aire según el tipo de local, como se ha visto en IT 1.1.4.2.2.

Se concluye que la clasificación de los cuatro niveles de calidad de aire interior IDA, y sus

valores, están normalizadas a nivel Europeo en el estándar EN 13779.En este estándar se

clasifican los niveles de calidad de aire interior, pero no se asigna uno a cada tipo de local. Por

lo tanto, la diferencia se encuentra en que el RITE se utiliza para los proyectos de climatización

en España para asignar a cada tipo de local un nivel de calidad de aire concreto, siendo en este

caso necesaria una IDA 2 por tratarse de un edificio de oficinas, mientras que en el proyecto en

Bélgica se ha previsto un caudal de ventilación de 30 m³/h, correspondiendo con una IDA 3en

la norma Europea común, para disminuir costes. Establecer un caudal de aire de ventilación

menor reduce la inversión ya que las UTA serán de menor capacidad, y por lo tanto de menor

coste, así como los conductos de aire podrán ser de un tamaño menor.

6.2 Análisis de las Mejoras

6.2.1 Mejoras Realizadas

Existen dos ámbitos principales en los que se actúa para mejorarla eficiencia energética de

un edificio. El primero es en la envolvente y se lleva a cabo en la fase de diseño del edificio. Las

características de los elementos constructivos del edificio condicionan las cargas térmicas y por

lo tanto las necesidades de demanda de energía del edificio. El segundo es la actuación sobre

la instalación de climatización, que condiciona la eficiencia de la forma en la que se suple esa

demanda de energía de calefacción y de refrigeración.

- Actuaciones sobre la envolvente

La reducción de la demanda de calefacción se realiza mediante la limitación de las pérdidas,

principalmente introduciendo aislamientos correctos para reducir la transmisión a través de

los cerramientos. Por otro lado, la reducción de la demanda de refrigeración se lleva a cabo

limitando las ganancias del edificio.


79

El cambio principal de la envolvente respecto al diseño original en este caso se realiza

limitando las ganancias de verano. Dado que es un edificio con gran parte de la fachada

acristalada, es de alta importancia tener en cuenta las características de los vidrios. En este

caso el edificio está instalado en Madrid, por lo que las ganancias de verano son muy elevadas,

especialmente comparadas con las del diseño original en Bélgica. Además, se tiene que la

fachada principal del edificio, en la que se encuentran la mayoría de las ventanas, tiene

orientación sur. Por ello, para las ventanas se han seleccionado vidrios de control solar, que

mediante un factor solar bajo reducen la ganancia solar y con ello la demanda de energía de

calefacción.

Asimismo, el vidrio de factor solar se ha combinado con un vidrio de baja emisividad térmica,

reduciendo por lo tanto la demanda de energía de calefacción además de la de refrigeración.

Las características del vidrio son las siguientes:

- Transmitancia térmica, según UNE-EN 673 U = 2.5 W/m²K.

- Factor solar, según UNE-EN 410 g = 23%

- Transmisión luminosa, según UNE-EN 410: 17%

Siendo el coeficiente de transmitancia térmica la capacidad de aislamiento térmico, con un

valor de 2.5 W/m²K, inferior al valor de un vidrio estándar de 3.3 W/m²K. El factor solar

representa la proporción de cantidad de calor que entra atraviesa el vidrio al interior, teniendo

un valor en este caso de g = 23%, muy inferior al valor de un vidrio estándar de 77%.

Figura 29 – Ventanas de control solar y baja emisividad térmica

Fuente: Grupo Unión Vidriera

- Sistema a cuatro tubos

El sistema de climatización propuesto es un sistema a cuatro tubos dado que es un sistema

que aporta mucha mayor flexibilidad que el de dos tubos. La flexibilidad de tener siempre

disponible tanto la calefacción como la refrigeración, así como la posibilidad de utilizar los dos


80

al mismo tiempo en distintos recintos, es condición necesaria en un edificio grande con tantos

usos distintos.

A pesar de ser un sistema más costoso que un sistema a dos tubos por requerir dos circuitos

en vez de uno, y por lo tanto el doble de bombas y tuberías, permite prescindir del circuito

previsto de radiadores. La falta de flexibilidad del sistema a dos tubos obligaba a tener que

añadir un circuito de calefacción independiente, en locales donde se preveía una mayor

necesidad de calefacción, empeorando la eficiencia global de la instalación.

Se muestra un ejemplo de la instalación prevista en uno de locales con radiador:

Figura 30 – Local con instalación prevista fancoil a dos tubos y radiador

Esta configuración se sustituye por un único fancoil a cuatro tubos, permitiendo así utilizar la

calefacción cuando sea necesario a pesar de que en otros locales se pueda requerir

refrigeración al mismo tiempo. Si además de tener un sistema aire-agua, se instala un circuito

con radiadores, éste empeora la eficiencia energética de la instalación total, mientras que en

un sistema a cuatro tubos no son necesarios.


81

Figura 31 – Local con instalación propuesta fancoil a cuatro tubos

- Aislamiento de los conductos de aire

Dado que las unidades de tratamiento de aire se impulsan a una temperatura

determinada, y aportando una parte de las necesidades térmicas del edificio, el aislamiento de

los conductos permite mantener las condiciones de temperatura del aire de impulsión. Por

ello, se ha actuado sobre los aislamientos de los conductos de impulsión de aire. Los previstos

eran de chapa galvanizada recubiertos con aislamiento, y sin recubrir en los locales donde

están visibles. En este proyecto se proponen conductos de impulsión de lana mineral ya que

disponen de una mayor resistencia térmica, pudiendo obtener valores de conductividad

térmica del orden de 0.032 W/mK .

- Recuperadores de calor

El sistema de climatización propuesto incluye recuperadores de calor en las seis unidades

de tratamiento de aire. De acuerdo al RITE se requiere la recuperación de la energía del aire

expulsado en los sistemas en los que el caudal de aire expulsado al exterior sea superior a

1800 m³/h. La función de los recuperadores de calores aprovechar las propiedades térmicas

del aire de extracción a la vez que se realiza la renovación de aire necesaria intercambiando los

flujos de aire de extracción y de impulsión. Este mecanismo mejora la eficiencia energética del

sistema gracias a la recuperación de calor o frío del edificio, conservando la energía utilizada

previamente para climatizar.

Un recuperador de calor consta de un intercambiador de calor por el que circulan a

contracorriente el aire de extracción y el de impulsión, cediéndose el calor del aire más

caliente al más frío. La eficiencia del recuperador de calor depende de las características del

intercambiador de calor además de las condiciones de temperatura y humedad del aire


82

interior y exterior. La eficiencia será mayor cuando mayor diferencia haya de temperaturas

entre el aire interior y exterior.

El tipo más habitual es el recuperador con mezcla de aire. Al realizar la extracción del aire del

interior del edificio, que está climatizado, y la sustitución por aire limpio impulsado del

exterior, que está en condiciones ambiente, se mezclan estas dos corrientes de aire. Este tipo

de recuperador de aire se instala en las unidades de tratamiento de aire que ventilan las zonas

en las que existe la posibilidad, dadas las condiciones de estos locales, de reutilizar parte del

aire de extracción para volver a impulsarlo.

Figura 32 – Recuperador de calor

Fuente: Airtecnics

Asimismo, hay recuperadores de aire sin mezcla. Dado que en la cocina, los vestuarios y los

laboratorios no se puede recircular el aire de extracción, dadas las características del aire

interior de estos locales, los recuperadores de calor en estas unidades no mezclan las dos

corrientes de aire. En este caso el recuperador de calor consta de un intercambiador de calor

por el que circulan por un lado el aire de extracción y por el otro el de impulsión, cediéndose el

calor del aire más caliente al más frío a través de las placas que forman la separación de

corrientes en el intercambiador.

- Bombas con variador de frecuencia

Se propone la utilización de bombas con variador de frecuencia. En un sistema de

climatización agua-aire, las bombas efectúan la circulación del agua en los circuitos de

refrigeración y calefacción, necesitando consumir energía eléctrica para ello. Las bombas con

variador de frecuencia ajustan su punto de trabajo a las condiciones reales de funcionamiento

mediante la variación de velocidad de giro del motor. Las condiciones de la instalación

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=recuperador+de+calor&source=images&cd=&cad=rja&docid=HGSVEeiqtnfWqM&tbnid=Hz_uiHtLB6aMWM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.airtecnics.com/es/Technology/67/recuperadores-de-calor-generalidades&ei=Km6WUeqrN6r20gX2s4HQAw&bvm=bv.46751780,d.ZGU&psig=AFQjCNGcns6y8QO0uMYhJE-431ZdDYIc2w&ust=1368899373175663


83

cambian a menudo, y mediante este sistema las bombas se adaptan a los cambios, reduciendo

y aumentando la velocidad cuando la instalación lo requiera. Supone un aumento de la

eficiencia energética ya que dadas unas condiciones en las que no se requiera que la bomba

trabaje a plena carga, con el variador de frecuencia la bomba reduce su velocidad y su

consumo será menor. Concretamente, una reducción de la velocidad a la mitad supone una

reducción de la potencia a la octava parte.

- Caldera de biomasa

La instalación propuesta contiene calderas de biomasa en lugar de calderas de gas. La

principal diferencia consiste en que utiliza una fuente de energía renovable y por lo tanto

contribuye al desarrollo sostenible. La biomasa es la materia orgánica, de origen vegetal o

animal y los materiales que proceden de su transformación natural o artificial. Incluye,

específicamente, los residuos provenientes de la agricultura o subproductos de la industria de

la transformación de la madera. El combustible de la caldera de biomasa seleccionada es de

pellets. Los pellets son procesados de la madera mediante el prensado de serrín, y

normalmente es combustible reaprovechado procedente de residuos. Es un tipo de biomasa

muy condensada y uniforme, y por lo tanto más eficiente que otros tipos y de buena calidad.

Asimismo, una caldera de biomasa contamina en menor medida al medio ambiente que una

caldera de gas convencional. El balance neto de emisiones de de las calderas de biomasa

resulta nulo puesto que se considera que la cantidad de emisión de durante su

combustión ha sido previamente absorbida por la planta durante su vida. Además, supone un

coste mucho menor que emplear combustible gas.

Debido a la evolución que ha tenido este tipo de calderas en los últimos años, la producción de

calor de las calderas de pellets es tan eficiente como el de las caldereras de condensación. Si a

esto se le añade el menor impacto ambiental de las emisiones y el hecho de que utilice una

fuente de energía renovable, es la mejor opción para equipo de generación de calor en una

instalación de climatización.

6.2.2 Mejora de la calificación energética

En busca de optimizar la instalación propuesta en el Capítulo 4, se propone la utilización

de chillers con un coeficiente de eficacia frigorífica EER superior. Los chillers de la instalación

prevista en Bélgica tienen un valor de EER de 2.88, siendo un equipo de clase C de eficiencia

energética. En la primera versión de la propuesta se han mantenido los chillers del mismo EER

por ya ser de un nivel de eficiencia relativamente bueno y para poder apreciar la comparación

de la calificación energética realizada, con una nueva calificación al optimizar al máximo la

eficiencia de la generación de refrigeración.

El objetivo es utilización de chillers de clase A de eficiencia energética. Se selecciona un chiller

del modelo WHB SE ST de la marca McQuay, refrigerado por agua. Se escogen las dos unidades


84

a instalar de capacidad frigorífica de 310 kW, ya que la siguiente capacidad frigorífica menor

proporcionada por el fabricante es de 285 kW y es demasiado justo para asegurar la

generación de la potencia frigorífica necesaria de 283.21 kW calculada. El consumo de energía

eléctrica es de 77 kW, y por lo tanto tiene un EER = 4.03.

Como se ve en la tabla 15 de clasificación de clases de eficiencia frigorífica en el capítulo 3, un

valor de 4.03 se trata de una eficiencia muy alta, mayor al valor de 3.20 a partir del cual se

considera clase A.

Con un rendimiento de la generación de refrigeración de la clase A, y manteniendo lo demás

constante, se realiza un segundo cálculo de la calificación energética en Calener, obteniendo

los siguientes resultados:

Figura 33 – Resultado de la segunda calificación energética

Al mejorar el valor de las emisiones de de refrigeración, la calificación global mejora de un

valor de 93.3 a 91.4 del indicador kg , aproximándose más a la certificación de clase B.

Se realiza una comparación entre los resultados de refrigeración de las dos calificaciones

energéticas realizadas, siendo Calener 1 el realizado en el capítulo 4 y Calener 2 el realizado en

este apartado:

Comparación Refrigeración Clase kWh/m² kWh/año

Emisiones refrigeración

Calener 1 B 5.3 36438.8

Calener 2 A 3.4 23375.9

Tabla 21 – Comparación entre la refrigeración de las dos calificaciones energéticas


85

La clase de las emisiones de de refrigeración aumenta de la clase B a la clase A, ya que se

han reducido las emisiones de 5,3 kg /m² a 3,4 kg /m². Por lo tanto, se mejora la

certificación energética global del edificio.

Además de mejorar las emisiones de globales del edificio, se observa la mejora de los

resultados de consumo de energía final y consumo de energía primaria al cambiar la eficiencia

de generación de frío:

Comparación consumo energía Por metro cuadrado Anual


Consumo energía final (kWh) 143.8 140.9 988704.1 968598.5

Consumo energía primaria (kWh) 374.3 366.7 2573596.8 2521262.0

Emisiones (kg 93.3 91.4 641681.1 628618.1

Tabla 22 – Comparación de los consumos de energía y emisiones

Para ver el resumen del resultado de esta calificación energética realizada con Calener, ver:

Anexo 3: Resultados de la segunda Calificación Energética


86


87

7. Posibles Mejoras Adicionales

En este capítulo se exponen algunas de las técnicas adicionales de ahorro energético en

instalaciones de climatización y se evalúan su incorporación en la propuesta de la instalación

de climatización.

7.1 Aprovechamiento de la energía solar

El aprovechamiento de la energía solar se basa en acoplar mecanismos de apoyo en la

aportación de calor. Se añade una instalación de energía solar en el sistema de generación de

calor de la calefacción del edificio, mejorando la eficiencia energética del sistema global. Se

trata la utilización de una forma de energía renovable mediante el aprovechamiento de la

energía de radiación solar incidente sobre captadores, que a su vez calientan un fluido que

circula por su interior. A través de un intercambiador de calor, la energía térmica de este fluido

se transmite al agua que se almacena en un depósito acumulador.

Esquema de un captador solar utilizado para agua caliente sanitaria:

Figura 34 – Esquema captadores solares

Fuente: IDAE

Normalmente, la temperatura que se alcanza con este sistema es de 60ºC, y suele aportar un

ahorro energético aproximado del 15% comparado con sistemas de radiadores. Se encuentran

en el mercado captadores que alcanzan las temperaturas de quemadores convencionales,

aunque de mayor coste económico, y pueden aportar hasta el 70% de la energía necesaria

para la calefacción aunque actualmente sólo se aplica como sistema auxiliar de producción de

calor, dado que es la forma más rentable de usarla. La inversión en la instalación de energía

solar se compensa con el ahorro de combustible.


88

De acuerdo al código técnico de la edificación, se exige una contribución solar para la

producción de agua caliente sanitaria en edificios de nueva construcción. Parte de la energía

térmica se cubrirá mediante la incorporación de sistemas de captación, almacenamiento y

utilización de energía solar. Por tanto, al encontrarse ante la obligatoriedad de realizar una

instalación de energía solar para la producción de ACS del edificio en este caso, se aprovecha

para hacer una instalación de mayor potencia y así suministrar tanto para ACS como para

calefacción.

Por tanto, la implementación de una instalación de energía solar térmica en el sistema de

calefacción propuesto supone una mejora de eficiencia energética, ya que el consumo de

energía para la producción de calor disminuye respecto al sistema basado únicamente en

calderas, y una disminución del impacto ambiental dadas las emisiones nulas durante la

generación, además de la utilización de una fuente de energía renovable.

7.2 Enfriamiento gratuito

El objetivo de utilizar enfriamiento gratuito por aire exterior, llamado “free cooling”, es

reducir la energía necesaria para la adecuación del aire impulsado por los sistemas de

acondicionamiento. Consiste en aprovechar las características energéticas del aire exterior

para la impulsión del aire de ventilación, ya que el aire de ventilación también aporta parte de

la energía térmica necesaria. Aunque habitualmente es el aire de retorno el que tiene las

condiciones más favorables para aprovechar y no el aire exterior, aparecen situaciones en las

que resulta más conveniente utilizar el aire exterior. Esto ocurre cuando se requiera

refrigeración en momentos de baja temperatura exterior, por ejemplo para aprovechar las

bajas temperaturas que se dan durante la noche.

El dispositivo a instalar en las unidades de tratamiento de aire consta de tres compuertas, una

para el aire de retorno, que va en serie con los ventiladores del aire de retorno e impulsión,

una para el aire de expulsión y otra para la entrada del aire exterior. La regulación la realiza la

compuerta del aire recirculado abriendo o cerrando.

Figura 35 – Enfriamiento gratuito por aire exterior


89

Por lo tanto, el sistema de enfriamiento gratuito por aire exterior se puede combinar con el de

recuperadores de calor en las unidades de tratamiento de aire empleando un dispositivo by-

pass que desvíe el flujo de aire. De esta forma, dependiendo de las condiciones interiores y

exteriores, se aprovechan las propiedades térmicas del aire de retorno o bien del aire exterior.

Sin embargo, sólo se puede realizar la combinación de estos sistemas en las tres unidades de

tratamiento de aire que llevan a cabo la recuperación de calor con mezcla de las corrientes de

aire de extracción e impulsión.

Además del enfriamiento gratuito por aire exterior, existe la posibilidad de enfriamiento

gratuito por agua. En este caso, se utiliza las condiciones de temperatura del aire exterior para

enfriar el agua de un sistema de climatización. Sólo se puede dar cuando la temperatura del

aire exterior es inferior a la temperatura del aire a enfriar, por lo que para la aplicación de este

sistema se requieren climas muy fríos y no es aprovechable en Madrid.

7.3 Enfriamiento evaporativo

El enfriamiento evaporativo es un proceso de transferencia de calor basado en la

conversión de calor sensible y latente. Consiste en hacer pasar una corriente de aire por una

zona con agua, que se evapora, provocando una disminución de la temperatura del aire y un

aumento de su humedad.

En condiciones adiabáticas, sin intercambio de calor con el exterior, este proceso representa el

cambio de temperatura y humedad relativa del aire del punto A al punto B representado en

este diagrama psicométrico.

Figura 36 – Enfriamiento evaporativo en el diagrama psicométrico


90

El ahorro energético por técnicas evaporativas se puede utilizar para enfriamiento previo del

aire de entrada a máquinas enfriadoras. Reduciendo la temperatura del aire de entrada a la

máquina mediante este proceso se reduce el consumo de las máquinas. Esta técnica se utiliza

para máquinas refrigeradas por aire, por lo que no es aplicable a la instalación de climatización

propuesta en este caso ya que el chiller seleccionado, en el apartado 6.2.2, es de refrigeración

por agua.

La capacidad de enfriar máxima depende de las características del equipo y de los factores

ambientales externos. Debido a que este proceso aumenta la humedad del aire, por lo que

esta técnica es apropiada para climas con alta temperatura y baja humedad relativa.

Al estar situado en Madrid, el condiciones de verano la temperatura exterior puede llegar a ser

muy elevada y esto causa desventajas como el hecho de que el equipo de producción de frío

tenga una menor capacidad frigorífica y un mayor consumo de este. Los beneficios del pre-

enfriamiento del aire acondicionado son un mejor rendimiento de la máquina enfriadora, un

menor consumo, una mayor vida útil de la máquina, proporcionando mayor confort en locales.


91

8. Conclusiones

Partiendo de la instalación de climatización prevista en un edificio en Bélgica, y tras la

elaboración de un estudio de las características energéticas de la instalación, se ha llevado a

cabo el diseño de una climatización más eficiente en términos de eficiencia energética

adaptada a España. A la hora de realizar un diseño de una instalación de climatización

adaptada a otro país se deben tener en cuenta las características de ese país que afecten al

diseño, concretamente la normativa a aplicar, así como el clima, que condiciona las

necesidades térmicas del edificio. En este caso, se ha observado que las diferencias del clima

entre Bélgica y España suponen unas necesidades térmicas mayores en Bélgica, así como el

hecho de que en Bélgica no se requiere una calidad del aire IDA 2 en edificios de oficinas,

como especifica el Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios en España. A pesar de

ello, las normas de ventilación expuestas en las normas españolas UNE son las mismas en

ambos países ya que está estandarizado a nivel Europeo.

El diseño de la instalación propuesta trata de un sistema a cuatro tubos compuesto por dos

calderas de biomasa de pellets y dos chillers de elevado coeficiente de eficiencia frigorífica

EER. Asimismo, se incorporan recuperadores de calor a las seis unidades de tratamiento de

aire previstas, tres de ellos con mezcla de aire, y los otros tres sin mezcla a través de

intercambiadores de calor de placas, según las características de las zonas a ventilar por cada

una de ellas. Se actúa también sobre los elementos constructivos del edificio, principalmente

sobre la disminución de la ganancia solar, que condiciona la demanda de energía de

refrigeración, mediante el empleo de ventanas de control solar y baja emisividad térmica ya

que las ventanas componen una gran parte de la fachada.

Posteriormente, tras el estudio de algunas posibles mejoras adicionales, se ha incluido en la

propuesta final el aprovechamiento de la energía solar en el sistema de generación de calor,

mediante la incorporación de captadores solares que calientan el agua para la calefacción, así

como el agua caliente sanitaria ya que es de obligado cumplimiento para edificios de nueva

construcción de estas características. Asimismo, se añaden a los tres recuperadores de calor de

mezcla de aire previstos un dispositivo by-pass para, según las condiciones exteriores, poder

realizar el enfriamiento gratuito por aire exterior.

En el presente proyecto se ha actuado sobre las cuatro formas principales de llevar a cabo la

mejora de la eficiencia energética de un edificio. En primer lugar, la utilización de equipos

eficientes, mediante la incorporación de unos chillers de una eficiencia frigorífica óptima así

como la utilización de bombas con variador de frecuencia. Por otro lado, se actúa sobre la

reducción de la demanda de energía del edificio, mediante la disminución de la ganancia solar.

En tercer lugar, se ha utilizado la recuperación de energía residual y el enfriamiento gratuito en

las unidades de tratamiento de aire. Finalmente, se incorporan fuentes de energía renovable,

la biomasa y la energía solar, en el sistema de generación de calor.

Las mejoras de la eficiencia energética llevadas a cabo suponen una reducción del consumo de

energía final para proporcionar la calidad del aire y las condiciones térmicas adecuadas que

debe proporcionar un sistema de climatización en un edificio de oficinas. Dado que la mayor


92

parte de consumo de energía de los edificios proviene de la refrigeración y calefacción, y que

actualmente un 40% del consumo de energía final se emplea en edificios, empleando las

técnicas de mejora de eficiencia energética en la climatización desarrolladas en este proyecto

fin de carrera se colabora con el cumplimiento de los tres objetivos principales para el

desarrollo sostenible: la reducción de las emisiones, la mejora de la eficiencia energética de los

sistemas y la reducción de la energía primaria consumida. Concretamente, se ha visto que sólo

con la mejora de la eficiencia de la generación de refrigeración, además de aumentar la clase

de emisiones de de refrigeración de una clase B a una clase A, aumenta la calificación

global del edificio, disminuyendo el consumo de energía final de 988.7 MWh/año a 968.6

MWh/año.

La calificación energética de un edifico depende, por un lado, de la demanda de energía que

está condicionada por los elementos constructivas del edificio, y por otro lado de las

características de la instalación de climatización. La calificación energética del edificio con una

primera versión de la instalación diseñada ha resultado en una clase C. Muy próxima a una

clase B, a la que se ha acercado más mediante la mejora de eficiencia de la generación de

refrigeración. Con el fin de obtener una clase B, dados los resultados de los distintos

componentes de la calificación, se propone actuar sobre las características constructivas del

edificio para disminuir la demanda de energía, ya que los resultados han sido más

satisfactorios para la eficiencia de los sistemas de refrigeración y calefacción que para la

demanda de energía del edificio. Asimismo, para futuros desarrollos de la mejora de la

eficiencia energética de edificios se propone tener en cuenta el consumo de agua caliente

sanitaria y de la iluminación, ya que condicionan la eficiencia energética global del edificio.


93

9. Bibliografía

[CEE_12] Comisión Europea de la Energía. “Directiva de Eficiencia Energética 2012/27/EU”.

[IDAE11] “Plan de Ahorro y Eficiencia Energética Internacional 2011-2020”. IDAE, Instituto

para la Diversificación y Ahorro de la Energía, Madrid, 2011.

[ATEC10] Asociación Técnica Española de Climatización y Refrigeración (ATECYR). “Guía

Técnica de Ahorro y Recuperación de Energía en Instalaciónes de Climatización”.

IDAE, Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía. Madrid, 2010.

[AIE_13] Agencia Internacional de la Energía. www.iea.org. 2013.

[MEIT13] Ministerio de Energía Industria y Turismo. 2003.

[AEC_12] Architecture et Climat. “NBN EN 13779 (2007): Ventilation dans les bâtiments non

résidentiels- Spécifications des performances pour les systèmes de ventilation et de

climatisation”. www.energieplus-lesite.be. 2012.

[AT_13] Air Tècnics, “Recuperadores de calor: generalidades”. www.airtecnics.com. 2013.

[CYPE13] CYPE Ingenieros, S.A. “Manual del usuario CYPECAD”. 2013.

[TERM13] Termigo Energy “Ahorro energético por técnicas evaporativas”. www.termigo.com.

2013.


94


95

10. Anexos

1. Justificación del Cumplimiento del Reglamento de Instalaciones Térmicas de los Edificios

2. Resultados de la primera Calificación Energética

3. Resultados de la segunda Calificación Energética

4. Plano de la planta baja del edificio

5. Plano de la planta primera del edificio

6. Plano de la climatización de la planta baja

7. Plano de la climatización de la planta primera

8. Plano de la climatización en cubierta


96


97

ANEXO 1

JUSTIFICACIÓN DEL CUMPLIMIENTO DEL

REGLAMENTO DE INSTALACIONES TÉRMICAS

EN LOS EDIFICIOS


98

JUSTIFICACIÓN DEL CUMPLIMIENTO DEL REGLAMENTO DE INTALACIONES TÉRMICAS EN LOS

EDIFICIOS

ÍNDICE

1.- EXIGENCIAS TÉCNICAS 99

1.1.- Exigencia de bienestar e higiene 99

1.1.1.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de calidad del ambiente del apartado 1.4.1 99

1.1.2.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de calidad del aire interior del apartado 1.4.2 100

1.1.3.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de higiene del apartado 1.4.3 103

1.1.4.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de calidad acústica del apartado 1.4.4 104

1.2.- Exigencia de eficiencia energética 104

1.2.1.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de eficiencia energética en la generación de calor y frío del apartado 1.2.4.1 104

1.2.2.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de eficiencia energética en las redes de tuberías y conductos de calor y frío del apartado 1.2.4.2 111

1.2.3.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de eficiencia energética en el control de instalaciones térmicas del apartado 1.2.4.3 116

1.2.4.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de contabilización de consumos del apartado 1.2.4.4 117

1.2.5.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de recuperación de energía del apartado 1.2.4.5 117

1.2.6.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de aprovechamiento de energías renovables del apartado 1.2.4.6 118

1.2.7.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de limitación de la utilización de energía convencional del apartado 1.2.4.7 118

1.2.8.- Lista de los equipos consumidores de energía 119

1.3.- Exigencia de seguridad 119

1.3.1.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de seguridad en generación de calor y frío del apartado 3.4.1. 120

1.3.2.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de seguridad en las redes de tuberías y conductos de calor y frío del apartado 3.4.2. 120

1.3.3.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de protección contra incendios del apartado 3.4.3. 122

1.3.4.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de seguridad y utilización del apartado 3.4.4. 122

1.- EXIGENCIAS TÉCNICAS

Las instalaciones térmicas del edificio objeto del presente proyecto han sido diseñadas y calculadas de forma que:

Se obtiene una calidad térmica del ambiente, una calidad del aire interior y una calidad de la

dotación de agua caliente sanitaria que son aceptables para los usuarios de la vivienda sin que se produzca menoscabo de la calidad acústica del ambiente, cumpliendo la exigencia de bienestar e higiene.

Se reduce el consumo de energía convencional de las instalaciones térmicas y, como consecuencia, las emisiones de gases de efecto invernadero y otros contaminantes atmosféricos, cumpliendo la exigencia de eficiencia energética.

Se previene y reduce a límites aceptables el riesgo de sufrir accidentes y siniestros capaces de producir daños o perjuicios a las personas, flora, fauna, bienes o al medio ambiente, así como de otros hechos susceptibles de producir en los usuarios molestias o enfermedades, cumpliendo la exigencia de seguridad.

1.1.- Exigencia de bienestar e higiene

1.1.1.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de calidad del ambiente del apartado 1.4.1

La exigencia de calidad térmica del ambiente se considera satisfecha en el diseño y dimensionamiento de la instalación térmica. Por tanto, todos los parámetros que definen el bienestar térmico se mantienen dentro de los valores establecidos.

En la siguiente tabla aparecen los límites que cumplen en la zona ocupada.

Parámetros Límite

Temperatura operativa en verano (°C) 23 £ T £ 25

Humedad relativa en verano (%) 45 £ HR £ 60

Temperatura operativa en invierno (°C) 21 £ T £ 23

Humedad relativa en invierno (%) 40 £ HR £ 50

Velocidad media admisible con difusión por mezcla (m/s) V £ 0.13

Velocidad media admisible con difusión por desplazamiento (m/s) V £ 0.05

A continuación se muestran los valores de condiciones interiores de diseño utilizadas en el proyecto:

Referencia Condiciones interiores de diseño

Temperatura de verano Temperatura de invierno Humedad relativa interior

Ageing Room 26 15 45

Auditorios 24 21 50

Cantina 24 21 50

Coffee Corner 24 21 50

Cold Kitchen 26 16 45

Dishwashing 27 20 50

Doctor 24 21 50

Engineering Office 24 21 50

Food Storage 26 15 45


100

Referencia Condiciones interiores de diseño

Temperatura de verano Temperatura de invierno Humedad relativa interior

GMP 26 15 45

K012 Office 24 20 45

K016 K010 26 15 45

Kitchen 26 16 45

LB01 Quality Lab 24 21 50

LB012 Sensory Lab 24 21 50

LB013 Make & Pack Lab. 24 21 50

LB014 Law/Ready Products Lab. 24 21 50

LB03 Micro Lab. 24 21 50

LB05 Office 24 21 50

LB06 Meeting Room 24 21 50

Lockers Female 24 21 50

Lockers Male 24 21 50

M11 Meeting Room 24 21 50




Maintenance Shop 26 15 45

Manpower 24 21 50

Md03 Mother & Baby 24 21 50

MD04 Huddle Room 24 21 50

MD05 EHBO 24 21 50

Nurse 24 21 50

Office First Floor 24 21 50

Office HR 24 21 50

Office Plant Manager 24 21 50

R02 Training Room 24 21 50

R03 Meeting Room 24 21 50

Reception 24 21 50

Sala de Espera 24 17 45

Salas de reuniones 24 21 50

Service - Vending 24 21 50

Social Area 24 21 50

Sodexo Office 24 21 50

Zonas comunes 24 20 50

1.1.2.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de calidad del aire interior del apartado 1.4.2

1.1.2.1.- Categorías de calidad del aire interior

En función del edificio o local, la categoría de calidad de aire interior (IDA) que se deberá alcanzar será como mínimo la siguiente:

IDA 1 (aire de óptima calidad): hospitales, clínicas, laboratorios y guarderías.


101

IDA 2 (aire de buena calidad): oficinas, residencias (locales comunes de hoteles y similares, residencias de ancianos y estudiantes), salas de lectura, museos, salas de tribunales, aulas de enseñanza y asimilables y piscinas.

IDA 3 (aire de calidad media): edificios comerciales, cines, teatros, salones de actos, habitaciones de hoteles y similares, restaurantes, cafeterías, bares, salas de fiestas, gimnasios, locales para el deporte (salvo piscinas) y salas de ordenadores.

IDA 4 (aire de calidad baja)

1.1.2.2.- Caudal mínimo de aire exterior

El caudal mínimo de aire exterior de ventilación necesario se calcula según el método indirecto de caudal de aire exterior por persona y el método de caudal de aire por unidad de superficie, especificados en la instrucción técnica I.T.1.1.4.2.3.

Se describe a continuación la ventilación diseñada para los recintos utilizados en el

proyecto.

Referencia

Caudales de ventilación Calidad del aire interior

Por recinto (m³/h)

IDA / IDA min. (m³/h)

Fumador (m³/(h·m²))

Ageing Room 150.0 IDA 2 No

Almacén Extracción 50.0 IDA 2 No

Almacén Extracción Cleaning Storage 100.0 IDA 2 No

Almacén Extracción LB016b Raw Storage 100.0 IDA 2 No

Almacén Extracción S02c Visitors Safety Equipment 30.0 IDA 2 No

Almacén sin climatizar IDA 2 No

Auditorios IDA 3 NO FUMADOR No Baño no calefactado

Cantina IDA 2 No

Coffee Corner IDA 2 No

Cold Kitchen 500.0 IDA 2 No Cuarto técnico

Dishwashing 1000.0 IDA 2 No

Doctor IDA 2 No

Engineering Office IDA 2 No

Food Storage 375.0 IDA 2 No

GMP 200.0 IDA 2 No Hueco de ascensor

K012 Office IDA 2 No

K016 K010 1500.0 IDA 2 No

Kitchen 8000.0 IDA 2 No

L02a Male WC 200.0 IDA 2 No

L02c Drying Room 450.0 IDA 2 No

L03 Valuables 25.0 IDA 2 No

LB01 Quality Lab 6900.0 IDA 2 No

LB012 Sensory Lab 750.0 IDA 2 No

LB013 Make & Pack Lab. 750.0 IDA 2 No

LB014 Law/Ready Products Lab. 400.0 IDA 2 No

LB016a Sample Storage 200.0 IDA 2 No


102

Referencia

Caudales de ventilación Calidad del aire interior

Por recinto (m³/h)

IDA / IDA min. (m³/h)

Fumador (m³/(h·m²))

LB02 Archive 155.0 IDA 2 No

LB03 Micro Lab. 1500.0 IDA 2 No

LB05 Office IDA 2 No

LB06 Meeting Room IDA 2 No

LB07 Seasoing IDA 2 No Local sin climatizar

Lockers Female IDA 2 No

Lockers Male IDA 2 No

M11 Meeting Room IDA 2 No




Maintenance Shop 130.0 IDA 2 No

Manpower IDA 2 No

MD02 Archive 50.0 IDA 2 No

Md03 Mother & Baby IDA 2 No

MD04 Huddle Room IDA 2 No

MD05 EHBO IDA 2 No

MD07a Changing 50.0 IDA 2 No

MP03 Storage 100.0 IDA 2 No

Nurse IDA 2 No

Office First Floor IDA 2 No

Office HR IDA 2 No

Office Plant Manager IDA 2 No

R02 Training Room IDA 2 No

R03 Meeting Room IDA 2 No

Reception IDA 2 No

S02d Uniforms Storage 25.0 IDA 2 No

Sala de Espera IDA 2 No

Salas de reuniones IDA 2 No

Service - Vending 5000.0 IDA 2 No

Showers Lockers IDA 2 No

Social Area IDA 2 No

Sodexo Office IDA 2 No

WC 50.0 IDA 2 No

WC02a Female WC 200.0 IDA 2 No

WC02b Male WC 275.0 IDA 2 No

WC12a Female WC 200.0 IDA 2 No

WC12b Male WC 450.0 IDA 2 No

Zonas comunes 250.0 IDA 2 No

1.1.2.3.- Filtración de aire exterior

El aire exterior de ventilación se introduce al edificio debidamente filtrado según el apartado I.T.1.1.4.2.4. Se ha considerado un nivel de calidad de aire exterior para toda la instalación ODA 2, aire con altas concentraciones de partículas.


103

Las clases de filtración empleadas en la instalación cumplen con lo establecido en la tabla 1.4.2.5 para filtros previos y finales.

Filtros previos:

IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4

ODA 1 F7 F6 F6 G4

ODA 2 F7 F6 F6 G4

ODA 3 F7 F6 F6 G4

ODA 4 F7 F6 F6 G4

ODA 5 F6/GF/F9 F6/GF/F9 F6 G4

Filtros finales:

IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4

ODA 1 F9 F8 F7 F6

ODA 2 F9 F8 F7 F6

ODA 3 F9 F8 F7 F6

ODA 4 F9 F8 F7 F6

ODA 5 F9 F8 F7 F6

1.1.2.4.- Aire de extracción

En función del uso del edificio o local, el aire de extracción se clasifica en una de las siguientes categorías:

AE 1 (bajo nivel de contaminación): aire que procede de los locales en los que las emisiones más importantes de contaminantes proceden de los materiales de construcción y decoración, además de las personas. Está excluido el aire que procede de locales donde se permite fumar.

AE 2 (moderado nivel de contaminación): aire de locales ocupados con más contaminantes que la categoría anterior, en los que, además, no está prohibido fumar.

AE 3 (alto nivel de contaminación): aire que procede de locales con producción de productos químicos, humedad, etc.

AE 4 (muy alto nivel de contaminación): aire que contiene sustancias olorosas y contaminantes perjudiciales para la salud en concentraciones mayores que las permitidas en el aire interior de la zona ocupada.

Se describe a continuación la categoría de aire de extracción que se ha considerado para cada uno de los recintos de la instalación:

Referencia Categoría

Auditorios AE 1

Salas de reuniones AE 1

1.1.3.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de higiene del apartado 1.4.3

La instalación interior de ACS se ha dimensionado según las especificaciones establecidas en el Documento Básico HS-4 del Código Técnico de la Edificación.


104

1.1.4.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de calidad acústica del apartado 1.4.4

La instalación térmica cumple con la exigencia básica HR Protección frente al ruido del CTE conforme a su documento básico.

1.2.- Exigencia de eficiencia energética

1.2.1.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de eficiencia energética en la generación de calor y frío del apartado 1.2.4.1

1.2.1.1.- Generalidades

Las unidades de producción del proyecto utilizan energías convencionales ajustándose a la carga máxima simultánea de las instalaciones servidas considerando las ganancias o pérdidas de calor a través de las redes de tuberías de los fluidos portadores, así como el equivalente térmico de la potencia absorbida por los equipos de transporte de fluidos.

1.2.1.2.- Cargas térmicas

1.2.1.2.1.- Cargas máximas simultáneas

A continuación se muestra el resumen de la carga máxima simultánea para cada uno de los conjuntos de recintos:

Refrigeración

Conjunto: UTA Cantina

Recinto Planta

Subtotales Carga interna Ventilación Potencia térmica

Estructural (W)

Sensible interior (W)

Total interior (W)

Sensible (W)

Total (W)

Caudal (m³/h)

Sensible (W)

Carga total (W)

Por superficie (W/m²)

Sensible (W)

Total (W)

C01 Canteen Planta baja 1838.31 19057.58 27849.86 21522.77 30315.05 11340.00 28371.56 36872.07 288.48 49894.33 67187.12

Total 11340.0

Carga total simultánea 67187.1

Conjunto: UTA Cocina

Recinto Planta


Estructural (W)


Total interior (W)

Sensible (W)

Total (W)

Caudal (m³/h)

Sensible (W)

Carga total (W)


Sensible (W)

Total (W)

K06 Food Storage

Planta baja 95.73 131.13 199.75 233.67 302.29 375.00 790.63 969.17 136.63 1024.30 1271.46

K07 Non-Food Storage

Planta baja 1.12 131.86 200.47 136.97 205.58 375.00 727.38 971.09 129.24 864.34 1176.68

K08 Cold Kitchen

Planta baja 1.66 533.16 680.86 550.86 698.56 500.00 969.84 1294.79 148.11 1520.70 1993.35

O-0 Sodexo Office

Planta baja 212.74 842.84 1084.75 1087.25 1329.15 180.00 450.34 585.27 99.09 1537.59 1914.42

K010 Beverage K016 Corridor

Planta baja 98.11 399.29 536.53 512.32 649.56 1500.00 2909.51 3884.38 131.25 3421.84 4533.94

K012 Office Planta baja 38.46 429.91 550.87 482.42 603.38 90.00 225.17 357.26 96.68 707.59 960.63

K013 Dishwashing Big

Planta baja -38.53 542.79 689.33 519.39 665.93 1000.00 1658.56 1002.51 164.97 2177.95 1668.43

K014 Dishwashing Small

Planta baja -75.54 1519.67 1812.74 1487.45 1780.53 1000.00 1658.56 1002.51 92.17 3146.02 2783.03

Kitchen Planta baja 153.77 2433.86 3024.66 2665.26 3256.07 8000.00 15517.41 20716.69 383.78 18182.67 23972.76


105


Recinto Planta


Estructural (W)


Total interior (W)

Sensible (W)

Total (W)

Caudal (m³/h)

Sensible (W)

Carga total (W)


Sensible (W)

Total (W)

K015 Corridor Planta baja 74.96 0.00 0.00 77.20 77.20 250.00 625.48 812.88 70.92 702.68 890.08

K01 Service Planta baja 864.86 4966.02 7445.54 6005.81 8485.32 5000.00 12509.51 16257.53 202.35 18515.32 24742.85

S01 Maintenance Shop

Planta baja 95.79 509.62 646.85 623.57 760.81 130.00 252.16 336.65 22.94 875.73 1097.45

Total 18400.0


Conjunto: UTA Laboratorios

Recinto Planta


Estructural (W)


Total interior (W)

Sensible (W)

Total (W)

Caudal (m³/h)

Sensible (W)

Carga total (W)


Sensible (W)

Total (W)

LB010 Corridor

Planta baja 195.61 0.00 0.00 201.47 201.47 250.00 625.48 812.88 27.47 826.95 1014.35

LB06 Meeting Room

Planta baja 35.48 872.72 1151.84 935.45 1214.57 360.00 900.68 1170.54 172.96 1836.13 2385.11

LB05 Office Planta baja 69.23 943.16 1185.06 1042.76 1284.66 180.00 450.34 585.27 82.79 1493.10 1869.93

LB013 Make & Pack Lab

Planta baja 261.64 1524.84 1617.88 1840.07 1933.11 750.00 1876.43 2438.63 95.73 3716.49 4371.74

LB014 Raw/Ready products lab

Planta baja 89.58 1472.23 1565.27 1608.66 1701.70 400.00 1000.76 1300.60 68.30 2609.42 3002.30

LB012 Sensory Lab

Planta baja 123.64 1987.08 2652.31 2174.04 2839.27 750.00 1876.43 2438.63 137.39 4050.46 5277.90

LB011 Ageing Room

Planta baja -7.91 138.56 207.18 134.58 203.19 150.00 290.95 388.44 59.69 425.53 591.63

LB04 GMP Planta baja -10.19 126.51 195.12 119.81 188.42 200.00 387.94 517.92 83.49 507.74 706.34

LB03 Micro Lab

Planta baja 50.32 1309.31 1402.35 1400.42 1493.46 1500.00 3752.85 4877.26 164.84 5153.28 6370.72

LB015 Corridor

Planta baja 6.83 0.00 0.00 7.03 7.03 250.00 625.48 812.88 78.98 632.51 819.91

LB01 Quality Lab

Planta baja 462.55 4495.51 4867.67 5106.79 5478.95 6900.00 17263.12 22435.39 214.01 22369.91 27914.34

Total 11690.0


Conjunto: UTA Lockers

Recinto Planta


Estructural (W)


Total interior (W)

Sensible (W)

Total (W)

Caudal (m³/h)

Sensible (W)

Carga total (W)


Sensible (W)

Total (W)

L01b Female Lockers

Planta baja 188.79 2737.29 6260.02 3013.87 6536.59 1613.83 4037.63 5247.36 186.18 7051.50 11783.96

L01a Male Lockers

Planta baja 1321.05 15665.14 35717.58 17495.78 37548.22 9323.97 23327.65 30316.93 185.58 40823.42 67865.15

Total 10937.8


Conjunto: UTA Offices

Recinto Planta


Estructural (W)


Total interior (W)

Sensible (W)

Total (W)

Caudal (m³/h)

Sensible (W)

Carga total (W)


Sensible (W)

Total (W)

R01 Meeting Room

Planta baja 71.27 681.44 890.78 775.29 984.63 270.00 675.51 877.91 165.19 1450.80 1862.53

R02 Training Room

Planta baja 59.05 1552.33 2040.79 1659.72 2148.18 630.00 1576.20 2048.45 167.86 3235.92 4196.63

R03 Meeting Room

Planta baja 45.88 937.84 1216.96 1013.24 1292.36 360.00 900.68 1170.54 153.48 1913.92 2462.90

MD09 Doctor Planta baja 50.74 459.77 529.55 525.82 595.60 90.00 225.17 292.64 79.96 750.99 888.23


106


Recinto Planta


Estructural (W)


Total interior (W)

Sensible (W)

Total (W)

Caudal (m³/h)

Sensible (W)

Carga total (W)


Sensible (W)

Total (W)

MP02 Huddle Room

Planta baja 10.39 441.17 580.73 465.10 604.66 158.89 397.52 516.63 158.78 862.63 1121.29

MP04 Manpower Planta baja 412.62 1179.64 1284.31 1640.03 1744.70 135.00 337.76 438.95 66.93 1977.79 2183.65

MD04 Huddle Room

Planta baja 23.22 429.50 499.28 466.30 536.08 90.00 225.17 292.64 84.66 691.47 828.71

MD01 Waiting Room

Planta baja 83.12 625.44 806.87 729.82 911.25 124.47 311.42 494.11 56.45 1041.24 1405.35

MP01 Training Room

Planta baja 51.89 1486.10 1974.56 1584.14 2072.60 630.00 1576.20 2048.45 181.50 3160.33 4121.04

C03 SAS Planta baja 124.70 0.00 0.00 128.44 128.44 250.00 625.48 812.88 196.03 753.91 941.31

R01 Reception Planta baja 631.94 3384.20 4351.82 4136.63 5104.25 677.65 1695.41 2203.38 53.92 5832.04 7307.63

MD03 Mother & Baby

Planta baja 32.83 325.56 372.08 369.15 415.67 41.60 104.08 135.26 66.22 473.23 550.93

MD06 Nurse Planta baja 95.45 763.53 856.57 884.74 977.78 90.00 225.17 292.64 62.95 1109.92 1270.42

MD05 EHBO Planta baja 81.03 571.90 664.94 672.51 765.55 70.72 176.94 229.95 70.38 849.45 995.50

O11a Engineering Planta 1 8711.90 24857.77 28346.77 34576.75 38065.75 4500.00 11258.56 14631.77 80.66 45835.31 52697.53

M12a Meeting Room

Planta 1 61.23 694.58 903.92 778.49 987.83 270.00 675.51 877.91 159.05 1454.00 1865.73

M12b Meeting Room

Planta 1 15.98 697.15 906.49 734.53 943.87 270.00 675.51 877.91 154.13 1410.04 1821.77

M13a Meeting Room

Planta 1 58.32 1185.76 1534.66 1281.39 1630.29 450.00 1125.86 1463.18 150.71 2407.25 3093.47

M11a Meeting Room

Planta 1 58.09 477.79 617.35 551.96 691.52 180.00 450.34 585.27 153.25 1002.31 1276.79

M11b Meeting Room

Planta 1 49.44 511.14 650.70 577.39 716.95 180.00 450.34 585.27 137.27 1027.73 1302.22

M11c Meeting Room

Planta 1 33.03 511.14 650.70 560.49 700.05 180.00 450.34 585.27 135.48 1010.83 1285.32

M14a Meeting Room

Planta 1 166.69 1922.12 2480.36 2151.48 2709.72 720.00 1801.37 2341.08 149.86 3952.85 5050.80

M14b Meeting Room

Planta 1 36.68 1929.64 2487.88 2025.31 2583.55 720.00 1801.37 2341.08 144.99 3826.68 4924.63

M13b Meeting Room

Planta 1 50.33 1184.52 1533.42 1271.90 1620.80 450.00 1125.86 1463.18 150.57 2397.75 3083.97

M11d Meeting Room

Planta 1 39.11 532.57 672.13 588.83 728.39 180.00 450.34 585.27 128.41 1039.18 1313.66

M11e Meeting Room

Planta 1 34.72 549.23 688.79 601.47 741.03 180.00 450.34 585.27 122.72 1051.81 1326.30

M13c Meeting Room

Planta 1 95.47 1271.28 1620.18 1407.76 1756.66 450.00 1125.86 1463.18 137.07 2533.61 3219.83

M13d Meeting Room

Planta 1 93.69 1277.12 1626.02 1411.94 1760.84 450.00 1125.86 1463.18 136.08 2537.79 3224.01

M12d Meeting Room

Planta 1 5.78 779.09 988.43 808.43 1017.77 270.00 675.51 877.91 129.31 1483.94 1895.67

M12e Meeting Room

Planta 1 43.24 790.42 999.76 858.67 1068.01 270.00 675.51 877.91 129.28 1534.18 1945.91

M12f Meeting Room

Planta 1 48.34 758.15 967.49 830.68 1040.02 270.00 675.51 877.91 137.65 1506.19 1917.92

M12c Meeting Room

Planta 1 50.81 679.62 888.96 752.34 961.68 270.00 675.51 877.91 164.07 1427.85 1839.58

M11f Meeting Room

Planta 1 46.49 528.61 668.17 592.35 731.91 180.00 450.34 585.27 130.51 1042.69 1317.18

SA11 Social Area Planta 1 79.77 3270.28 3991.34 3450.56 4171.62 685.43 1714.88 2228.68 73.91 5165.44 6400.30

SA12a Coffee Corner 1

Planta 1 35.09 1188.28 1476.70 1260.06 1548.49 242.76 607.37 789.35 76.22 1867.44 2337.84

O12 HR Planta 1 90.38 1894.09 2138.32 2044.00 2288.23 315.00 788.10 1024.22 68.78 2832.10 3312.46

O15 Meeting Room

Planta 1 102.20 568.75 708.31 691.07 830.63 180.00 450.34 585.27 123.29 1141.41 1415.90

O14 Plant Manager

Planta 1 293.44 651.00 720.78 972.77 1042.55 90.00 240.35 292.17 75.89 1213.12 1334.73

O11 Open Office Planta 1 5087.45 18163.42 20187.04 23948.40 25972.02 2610.00 6529.96 8486.43 71.86 30478.37 34458.45


107


Recinto Planta


Estructural (W)


Total interior (W)

Sensible (W)

Total (W)

Caudal (m³/h)

Sensible (W)

Carga total (W)


Sensible (W)

Total (W)

Pasillo Planta 1 1898.88 0.00 0.00 1955.85 1955.85 250.00 522.87 666.79 18.03 2478.72 2622.64

SA12b Coffee Corner 02

Planta 1 22.19 268.78 340.88 299.70 371.80 53.28 133.29 173.23 80.97 432.99 545.03

Total 18484.8


Conjunto: UTA Sala de Conferencias

Recinto Planta


Estructural (W)


Total interior (W)

Sensible (W)

Total (W)

Caudal (m³/h)

Sensible (W)

Carga total (W)


Sensible (W)

Total (W)

M15 Townhall Planta 1 1144.74 21485.89 29510.59 23309.55 31334.25 6615.72 16551.88 21511.05 230.05 39861.42 52845.30

Total 6615.7

Carga total simultánea 52845.3 Calefacción

Conjunto: UTA Cantina

Recinto Planta Carga interna sensible

(W)

Ventilación Potencia

Caudal (m³/h)

Carga total (W)


Total (W)

C01 Canteen Planta baja 5734.48 11340.00 78739.05 362.71 84473.53

Total 11340.0




(W)


Caudal (m³/h)

Carga total (W)


Total (W)

K06 Food Storage Planta baja 171.23 375.00 1971.30 230.24 2142.53

K07 Non-Food Storage Planta baja 38.02 375.00 1971.30 220.70 2009.32

K08 Cold Kitchen Planta baja 87.23 500.00 2768.96 212.22 2856.19

O-0 Sodexo Office Planta baja 653.95 180.00 1249.83 98.54 1903.78

K010 Beverage K016 Corridor Planta baja 477.47 1500.00 7885.21 242.09 8362.67

K012 Office Planta baja 111.98 90.00 599.61 71.61 711.59

K013 Dishwashing Big Planta baja 111.40 1000.00 6662.37 669.77 6773.77

K014 Dishwashing Small Planta baja 361.37 1000.00 6662.37 232.62 7023.74

Kitchen Planta baja 807.65 8000.00 44303.33 722.17 45110.98

K015 Corridor Planta baja 136.57 250.00 1665.59 143.59 1802.16

K01 Service Planta baja 2528.22 5000.00 34717.39 304.59 37245.62

S01 Maintenance Shop Planta baja 866.72 130.00 683.38 32.40 1550.11

Total 18400.0


Conjunto: UTA Laboratories


(W)


Caudal (m³/h)

Carga total (W)


Total (W)

LB010 Corridor Planta baja 794.50 250.00 1665.59 66.62 2460.09

LB06 Meeting Room Planta baja 194.37 360.00 2499.65 195.36 2694.03


108

Conjunto: UTA Laboratories


(W)


Caudal (m³/h)

Carga total (W)


Total (W)

LB05 Office Planta baja 334.71 180.00 1249.83 70.15 1584.53

LB013 Make & Pack Lab Planta baja 894.83 750.00 5207.61 133.62 6102.44

LB014 Raw/Ready products lab Planta baja 623.33 400.00 2777.39 77.37 3400.72

LB012 Sensory Lab Planta baja 664.29 750.00 5207.61 152.85 5871.90

LB011 Ageing Room Planta baja 26.67 150.00 788.52 82.24 815.19

LB04 GMP Planta baja 4.94 200.00 1051.36 124.86 1056.30

LB03 Micro Lab Planta baja 390.44 1500.00 10415.22 279.59 10805.66

LB015 Corridor Planta baja 46.59 250.00 1665.59 164.94 1712.18

LB01 Quality Lab Planta baja 1845.23 6900.00 47910.00 381.47 49755.24

Total 11690.0


Conjunto: UTA Lockers


(W)


Caudal (m³/h)

Carga total (W)


Total (W)

L01b Female Lockers Planta baja 1268.92 1613.83 11205.56 197.09 12474.48

L01a Male Lockers Planta baja 6974.22 9323.97 64740.77 196.11 71714.99

Total 10937.8




(W)


Caudal (m³/h)

Carga total (W)


Total (W)

R01 Meeting Room Planta baja 448.55 270.00 1874.74 206.06 2323.29

R02 Training Room Planta baja 336.75 630.00 4374.39 188.43 4711.14

R03 Meeting Room Planta baja 241.42 360.00 2499.65 170.81 2741.07

MD09 Doctor Planta baja 205.78 90.00 624.91 74.78 830.70

MP02 Huddle Room Planta baja 56.91 158.89 1103.24 164.29 1160.15

MP04 Manpower Planta baja 1293.14 135.00 937.37 68.37 2230.51

MD04 Huddle Room Planta baja 121.85 90.00 624.91 76.29 746.77

MD01 Waiting Room Planta baja 51.98 124.47 724.32 31.18 776.30

MP01 Training Room Planta baja 197.13 630.00 4374.39 201.34 4571.52

C03 SAS Planta baja 527.57 250.00 1665.59 456.74 2193.16

R01 Reception Planta baja 2236.95 677.65 4705.24 51.22 6942.19

MD03 Mother & Baby Planta baja 143.16 41.60 288.85 51.92 432.01

MD06 Nurse Planta baja 379.76 90.00 624.91 49.79 1004.67

MD05 EHBO Planta baja 327.75 70.72 491.06 57.89 818.80

O11a Engineering Planta 1 14417.94 4500.00 31245.66 69.89 45663.60

M12a Meeting Room Planta 1 249.85 270.00 1874.74 181.12 2124.59

M12b Meeting Room Planta 1 103.90 270.00 1874.74 167.40 1978.64





109



(W)


Caudal (m³/h)

Carga total (W)


Total (W)

M11c Meeting Room Planta 1 174.47 180.00 1249.83 150.13 1424.29




M11d Meeting Room Planta 1 180.96 180.00 1249.83 139.86 1430.78

M11e Meeting Room Planta 1 252.59 180.00 1249.83 139.02 1502.41




M12e Meeting Room Planta 1 268.18 270.00 1874.74 142.36 2142.92

M12f Meeting Room Planta 1 295.21 270.00 1874.74 155.73 2169.95


M11f Meeting Room Planta 1 230.90 180.00 1249.83 146.72 1480.72

SA11 Social Area Planta 1 756.65 685.43 4759.26 63.70 5515.92

SA12a Coffee Corner 1 Planta 1 214.24 242.76 1685.63 61.94 1899.87

O12 HR Planta 1 585.33 315.00 2187.20 57.57 2772.53

O15 Meeting Room Planta 1 359.40 180.00 1249.83 140.13 1609.22

O14 Plant Manager Planta 1 878.66 90.00 624.91 85.50 1503.57

O11 Open Office Planta 1 12592.99 2610.00 18122.48 64.06 30715.47

Pasillo Planta 1 7174.82 250.00 1665.59 60.78 8840.41

SA12b Coffee Corner 02 Planta 1 160.93 53.28 369.92 78.87 530.85

Total 18484.8


Conjunto: UTA Sala de Conferencias


(W)


Caudal (m³/h)

Carga total (W)


Total (W)

M15 Townhall Planta 1 5884.16 6615.72 45936.11 225.59 51820.27

Total 6615.7


En el anexo aparece el cálculo de la carga térmica para cada uno de los recintos de la instalación.

1.2.1.2.2.- Cargas parciales y mínimas

Se muestran a continuación las demandas parciales por meses para cada uno de los conjuntos de recintos.


110

Refrigeración:

Conjunto de recintos

Carga máxima simultánea por mes (kW)

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12

UTA Lockers 24.55 29.07 41.98 54.14 67.54 67.74 79.65 79.65 70.95 56.30 39.98 28.89

UTA Laboratories 0.00 1.15 14.84 27.43 41.51 41.56 54.26 54.32 45.18 29.73 12.77 1.00

UTA Offices 67.85 78.12 102.18 126.43 150.90 152.42 173.34 174.79 160.07 132.36 97.04 75.52

UTA Cantina 10.07 14.82 28.21 40.90 54.74 54.87 67.19 67.17 58.16 42.99 26.10 14.58

UTA Cocina 0.00 0.00 4.95 24.73 46.91 47.00 66.96 66.97 52.56 28.25 1.68 0.00

UTA Sala de Conferencias 18.60 21.38 29.28 37.02 45.34 45.59 52.85 52.84 47.48 38.42 28.04 21.26

Otros 0.00 0.00 0.00 0.63 1.67 2.12 2.56 2.57 2.01 0.98 0.00 0.00

Calefacción:

Conjunto de recintos

Carga máxima simultánea por mes (kW)

Diciembre Enero Febrero

UTA Lockers 84.19 84.19 84.19

UTA Laboratories 86.26 86.26 86.26

UTA Offices 176.91 176.91 176.91

UTA Cantina 84.47 84.47 84.47

UTA Cocina 117.49 117.49 117.49

UTA Sala de Conferencias 51.82 51.82 51.82

Otros 9.66 9.66 9.66

1.2.1.3.- Potencia térmica instalada

En la siguiente tabla se resume el cálculo de la carga máxima simultánea, la pérdida de calor en las tuberías y el equivalente térmico de la potencia absorbida por los equipos de transporte de fluidos con la potencia instalada para cada conjunto de recintos.

Conjunto de recintos Pinstalada

(kW) %qtub %qequipos

Qref (kW)

Total (kW)

UTA Lockers 111.71 1.25 2.00 79.65 83.28

UTA Laboratories 41.41 1.25 2.00 54.32 55.67

UTA Offices 283.17 1.25 2.00 174.79 184.00

UTA Cantina 77.64 1.25 2.00 67.19 69.71

UTA Cocina 26.92 1.25 2.00 66.97 67.85

UTA Sala de Conferencias 79.16 1.25 2.00 52.85 55.42

Abreviaturas utilizadas

Pinstalada Potencia instalada (kW) %qequipos Porcentaje del equivalente térmico de la potencia absorbida por los equipos de transporte de fluidos respecto a la potencia instalada (%)

%qtub Porcentaje de pérdida de calor en tuberías para refrigeración respecto a la potencia instalada (%)

Qref Carga máxima simultánea de refrigeración (kW)


111

Conjunto de recintos Pinstalada

(kW) %qtub %qequipos

Qcal (kW)

Total (kW)

UTA Lockers 98.54 1.90 2.00 84.19 88.03

UTA Laboratories 77.66 1.90 2.00 86.26 89.28

UTA Offices 540.55 1.90 2.00 176.91 197.97

UTA Cantina 68.00 1.90 2.00 84.47 87.12

UTA Cocina 48.44 1.90 2.00 117.49 119.38

UTA Sala de Conferencias 66.81 1.90 2.00 51.82 54.42


Pinstalada Potencia instalada (kW) %qequipos Porcentaje del equivalente térmico de la potencia absorbida por los equipos de transporte de fluidos respecto a la potencia instalada (%)

%qtub Porcentaje de pérdida de calor en tuberías para calefacción respecto a la potencia instalada (%)

Qcal Carga máxima simultánea de calefacción (kW)

La potencia instalada de los equipos es la siguiente:

Equipos

Potencia instalada de refrigeración

(kW)

Potencia de refrigeración

(kW)

Potencia instalada de calefacción

(kW)

Potencia de calefacción

(kW)

Tipo 1 310.00 247.89

Tipo 1 310.00 247.89

Tipo 2 450.00 300.57

Tipo 2 450.00 300.57

Total 620.0 495.8 900.0 601.1

Equipos Referencia

Tipo 1

Tipo 2

Caldera para la combustión de astillas de madera y de pellets, con tecnología Forward Stoking y refrigeración por aire, con doble pared de acero para precalentamiento del aire de combustión y enfriamiento del plato interior del revestimiento de cerámica, velocidad del aire primario y del aire secundario regulada, potencia regulable entre el 30% y el 100% de la potencia nominal, control de la combustión mediante sonda Lambda, sonda de temperatura de caldera, parrilla de combustión deslizante de barras de acero fundido con limpieza automática, sistema de limpieza de humos por multiciclón, cámara de combustión con hormigón refractario, alimentador helicoidal sinfín, ignición automática en el quemador, envolvente de chapa de acero con soldaduras libres de tensión, puerta frontal aislada térmicamente, ventilador para salida de humos, extracción automática de cenizas, dos contenedores de cenizas de 240 litros, y compresor,

1.2.2.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de eficiencia energética en las redes de tuberías y conductos de calor y frío del apartado 1.2.4.2

1.2.2.1.- Aislamiento térmico en redes de tuberías


112

1.2.2.1.1.- Introducción

El aislamiento de las tuberías se ha realizado según la I.T.1.2.4.2.1.1 'Procedimiento simplificado'. Este método define los espesores de aislamiento según la temperatura del fluido y el diámetro exterior de la tubería sin aislar. Las tablas 1.2.4.2.1 y 1.2.4.2.2 muestran el aislamiento mínimo para un material con conductividad de referencia a 10 °C de 0.040 W/(m·K).

El cálculo de la transmisión de calor en las tuberías se ha realizado según la norma UNE-EN

ISO 12241.

1.2.2.1.2.- Tuberías en contacto con el ambiente exterior

Se han considerado las siguientes condiciones exteriores para el cálculo de la pérdida de calor:

Temperatura seca exterior de verano: 33.5 °C

Temperatura seca exterior de invierno: -3.7 °C

Velocidad del viento: 4.4 m/s

A continuación se describen las tuberías en el ambiente exterior y los aislamientos

empleados, además de las pérdidas por metro lineal y las pérdidas totales de calor.

Tubería Ø laisl.

(W/(m·K)) eaisl.

(mm) Limp. (m)

Lret. (m)

Fm.ref. (W/m)

qref. (W)

Fm.cal. (W/m)

qcal. (W)

Tipo 1 104/108 mm 0.034 60 25.66 24.91 8.59 434.3 0.00 0.0

Tipo 3 90 mm 0.034 50 13.49 13.13 8.37 222.7 0.00 0.0

Tipo 4 5" 0.034 105 28.68 28.38 6.83 390.0 0.00 0.0

Tipo 5 5" 0.037 45 3.62 3.62 13.77 99.7 0.00 0.0

Tipo 3 50 mm 0.034 50 12.90 34.94 5.48 145.3 16.48 351.1

Tipo 3 63 mm 0.034 50 27.18 20.57 6.79 286.9 17.61 97.4

Tipo 3 75 mm 0.034 50 7.61 7.66 7.39 112.8 0.00 0.0

Tipo 3 40 mm 0.034 50 9.40 9.56 0.00 0.0 15.46 293.0

Tipo 3 32 mm 0.034 40 12.54 18.63 0.00 0.0 15.10 470.8

Tipo 3 16 mm 0.034 40 7.87 0.00 0.00 0.0 12.18 95.9

Tipo 3 20 mm 0.034 40 28.41 0.00 0.00 0.0 13.57 385.3

Tipo 3 25 mm 0.034 40 6.17 19.36 0.00 0.0 12.66 323.3 Total 1692 Total 2017


Ø Diámetro nominal Fm.ref. Valor medio de las pérdidas de calor para refrigeración por unidad de longitud

laisl. Conductividad del aislamiento qref. Pérdidas de calor para refrigeración

eaisl. Espesor del aislamiento Fm.cal. Valor medio de las pérdidas de calor para calefacción por unidad de longitud

Limp. Longitud de impulsión qcal. Pérdidas de calor para calefacción

Lret. Longitud de retorno


113

Tubería Referencia

Tipo 1

Tubería de distribución de agua fría y caliente de climatización formada por tubo de cobre rígido, colocado superficialmente en el exterior del edificio, con aislamiento mediante coquilla de lana de vidrio protegida con emulsión asfáltica recubierta con pintura protectora para aislamiento de color blanco.

Tipo 3

Tubería de distribución de agua fría y caliente de climatización formada por tubo de polietileno reticulado (PE-X) con barrera de oxígeno (EVOH), de 16 mm de diámetro exterior y 1,8 mm de espesor, serie 5, PN=6 atm, colocado superficialmente en el exterior del edificio, con aislamiento mediante coquilla de lana de vidrio protegida con emulsión asfáltica recubierta con pintura protectora para aislamiento de color blanco.

Tipo 4

Tubería de distribución de agua fría y caliente de climatización formada por tubo de acero negro estirado sin soldadura, una mano de imprimación antioxidante, colocado superficialmente en el exterior del edificio, con aislamiento mediante coquilla de lana de vidrio protegida con emulsión asfáltica recubierta con pintura protectora para aislamiento de color blanco.

Tipo 5

Tubería de distribución de agua fría y caliente de climatización formada por tubo de acero negro estirado sin soldadura, una mano de imprimación antioxidante, colocado superficialmente en el interior del edificio, con aislamiento mediante coquilla flexible de espuma elastomérica.

Para tener en cuenta la presencia de válvulas en el sistema de tuberías se ha añadido un 25 % al cálculo de la pérdida de calor.

1.2.2.1.3.- Tuberías en contacto con el ambiente interior

Se han considerado las condiciones interiores de diseño en los recintos para el cálculo de las pérdidas en las tuberías especificados en la justificación del cumplimiento de la exigencia de calidad del ambiente del apartado 1.4.1.

A continuación se describen las tuberías en el ambiente interior y los aislamientos

empleados, además de las pérdidas por metro lineal y las pérdidas totales de calor.

Tubería Ø laisl.

(W/(m·K)) eaisl.

(mm) Limp. (m)

Lret. (m)

Fm.ref. (W/m)

qref. (W)

Fm.cal. (W/m)

qcal. (W)

Tipo 2 32 mm 0.037 27 132.35 125.49 3.54 896.4 17.82 86.3

Tipo 2 50 mm 0.037 29 80.23 60.26 4.48 482.3 21.24 696.9

Tipo 6 5" 0.037 45 10.30 12.00 8.96 199.8 0.00 0.0

Tipo 6 4" 0.037 43 18.33 19.72 7.51 285.8 0.00 0.0

Tipo 7 85/89 mm 0.037 31 10.32 11.86 7.29 161.8 0.00 0.0

Tipo 2 25 mm 0.037 25 110.36 139.24 3.12 708.8 9.71 216.1

Tipo 2 20 mm 0.037 25 139.79 151.97 2.82 771.9 8.38 151.7

Tipo 2 75 mm 0.037 30 21.18 20.88 5.76 242.3 0.00 0.0

Tipo 2 63 mm 0.037 29 45.76 72.22 5.32 482.8 18.30 498.8

Tipo 2 16 mm 0.037 25 936.18 909.34 2.48 810.8 8.83 13407.2

Tipo 2 40 mm 0.037 27 84.71 83.18 4.12 691.6 0.00 0.0

Tipo 2 90 mm 0.037 31 20.60 20.90 7.96 330.2 0.00 0.0 Total 6064 Total 15057


114

Tubería Ø laisl.

(W/(m·K)) eaisl.

(mm) Limp. (m)

Lret. (m)

Fm.ref. (W/m)

qref. (W)

Fm.cal. (W/m)

qcal. (W)


Ø Diámetro nominal Fm.ref. Valor medio de las pérdidas de calor para refrigeración por unidad de longitud

laisl. Conductividad del aislamiento qref. Pérdidas de calor para refrigeración

eaisl. Espesor del aislamiento Fm.cal. Valor medio de las pérdidas de calor para calefacción por unidad de longitud

Limp. Longitud de impulsión qcal. Pérdidas de calor para calefacción

Lret. Longitud de retorno

Tubería Referencia

Tipo 2

Tubería de distribución de agua fría y caliente de climatización formada por tubo de polietileno reticulado (PE-X) con barrera de oxígeno (EVOH), de 16 mm de diámetro exterior y 1,8 mm de espesor, serie 5, PN=6 atm, colocado superficialmente en el interior del edificio, con aislamiento mediante coquilla flexible de espuma elastomérica.

Tipo 6

Tubería de distribución de agua fría y caliente de climatización formada por tubo de acero negro estirado sin soldadura, una mano de imprimación antioxidante, colocado superficialmente en el interior del edificio, con aislamiento mediante coquilla flexible de espuma elastomérica.

Tipo 7 Tubería de distribución de agua fría y caliente de climatización formada por tubo de cobre rígido, colocado superficialmente en el interior del edificio, con aislamiento mediante coquilla flexible de espuma elastomérica.

Para tener en cuenta la presencia de válvulas en el sistema de tuberías se ha añadido un 15

% al cálculo de la pérdida de calor.

1.2.2.1.4.- Pérdida de calor en tuberías

La potencia instalada de los equipos es la siguiente:

Equipos Potencia de refrigeración

(kW) Potencia de calefacción

(kW)

Tipo 1 (x2) 310.00

Tipo 2 (x2) 450.00

Total 620.00 900.00


115

Equipos Referencia

Tipo 1

Tipo 2


El porcentaje de pérdidas de calor en las tuberías de la instalación es el siguiente:

Refrigeración

Potencia de los equipos (kW)

qref (W)

Pérdida de calor (%)

620.00 7756.1 1.3

Calefacción

Potencia de los equipos (kW)

qcal (W)

Pérdida de calor (%)

900.00 17073.9 1.9

Por tanto la pérdida de calor en tuberías es inferior al 4.0 %.

1.2.2.2.- Eficiencia energética de los equipos para el transporte de fluidos

Se describe a continuación la potencia específica de los equipos de propulsión de fluidos y sus valores límite según la instrucción técnica I.T. 1.2.4.2.5.

Equipos Sistema Categoría Categoría límite

Tipo 1 (Cubierta - Planta 2) Climatización SFP4 SFP4






Equipos Referencia


116

Equipos Referencia

Tipo 1

1.2.2.3.- Eficiencia energética de los motores eléctricos

Los motores eléctricos utilizados en la instalación quedan excluidos de la exigencia de rendimiento mínimo, según el punto 3 de la instrucción técnica I.T. 1.2.4.2.6.

1.2.2.4.- Redes de tuberías

El trazado de las tuberías se ha diseñado teniendo en cuenta el horario de funcionamiento de cada subsistema, la longitud hidráulica del circuito y el tipo de unidades terminales servidas.

1.2.3.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de eficiencia energética en el control de instalaciones térmicas del apartado 1.2.4.3

1.2.3.1.- Generalidades

La instalación térmica proyectada está dotada de los sistemas de control automático necesarios para que se puedan mantener en los recintos las condiciones de diseño previstas.

1.2.3.2.- Control de las condiciones termohigrométricas

El equipamiento mínimo de aparatos de control de las condiciones de temperatura y humedad relativa de los recintos, según las categorías descritas en la tabla 2.4.2.1, es el siguiente:

THM-C1:

Variación de la temperatura del fluido portador (agua-aire) en función de la temperatura exterior y/o control de la temperatura del ambiente por zona térmica.

THM-C2:

Como THM-C1, más el control de la humedad relativa media o la del local más representativo.

THM-C3:

Como THM-C1, más variación de la temperatura del fluido portador frío en función de la temperatura exterior y/o control de la temperatura del ambiente por zona térmica.

THM-C4:

Como THM-C3, más control de la humedad relativa media o la del recinto más representativo.

THM-C5:


117

Como THM-C3, más control de la humedad relativa en locales.

A continuación se describe el sistema de control empleado para cada conjunto de recintos:

Conjunto de recintos Sistema de control

UTA Lockers THM-C3

UTA Laboratories THM-C3

UTA Offices THM-C3

UTA Cantina THM-C3

UTA Cocina THM-C3

UTA Sala de Conferencias THM-C3

Otros THM-C1

1.2.3.3.- Control de la calidad del aire interior en las instalaciones de climatización

El control de la calidad de aire interior puede realizarse por uno de los métodos descritos en la tabla 2.4.3.2.

Categoría

Tipo Descripción

IDA-C1 El sistema funciona continuamente

IDA-C2 Control manual El sistema funciona manualmente, controlado por un interruptor

IDA-C3 Control por tiempo

El sistema funciona de acuerdo a un determinado horario

IDA-C4 Control por presencia

El sistema funciona por una señal de presencia

IDA-C5 Control por ocupación

El sistema funciona dependiendo del número de personas presentes

IDA-C6 Control directo El sistema está controlado por sensores que miden parámetros de calidad del aire interior

Se ha empleado en el proyecto el método IDA-C1.

1.2.4.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de contabilización de consumos del apartado 1.2.4.4

La instalación térmica dispone de un dispositivo que permite efectuar la medición y registrar el consumo de combustible y energía eléctrica de forma separada del consumo a otros usos del edificio, además de un dispositivo que registra el número de horas de funcionamiento del generador.

1.2.5.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de recuperación de energía del apartado 1.2.4.5


118

1.2.5.1.- Enfriamiento gratuito

Se ha incorporado un sistema de enfriamiento gratuito en las máquinas frigoríficas aire-agua, mediante la colocación de baterías hidráulicamente en serie con el evaporador.

1.2.5.2.- Recuperación del aire exterior

Se muestra a continuación la relación de recuperadores empleados en la instalación.

Tipo N Caudal (m³/h)

DP (Pa)

E (%)

Tipo 1 3000 10940.0 390.0 50.0

Tipo 1 3000 11190.0 400.0 50.0

Tipo 1 3000 11340.0 400.0 50.0

Tipo 1 3000 6616.0 270.0 50.0

Tipo 1 3000 10650.0 380.0 50.0

Tipo 1 3000 17955.0 490.0 50.0


Tipo Tipo de recuperador DP Presion disponible en el recuperador (Pa)

N Número de horas de funcionamiento de la instalación

E Eficiencia en calor sensible (%)

Caudal Caudal de aire exterior (m³/h)

Recuperador Referencia

Tipo 1

Los recuperadores seleccionados para la instalación cumplen con las exigencias descritas en la tabla 2.4.5.1.

1.2.5.3.- Zonificación

El diseño de la instalación ha sido realizado teniendo en cuenta la zonificación, para obtener un elevado bienestar y ahorro de energía. Los sistemas se han dividido en subsistemas, considerando los espacios interiores y su orientación, así como su uso, ocupación y horario de funcionamiento.

1.2.6.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de aprovechamiento de energías renovables del apartado 1.2.4.6

La instalación térmica destinada a la producción de agua caliente sanitaria cumple con la exigencia básica CTE HE 4 'Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria' mediante la justificación de su documento básico.


119

1.2.7.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de limitación de la utilización de energía convencional del apartado 1.2.4.7

Se enumeran los puntos para justificar el cumplimiento de esta exigencia:

El sistema de calefacción empleado no es un sistema centralizado que utilice la energía eléctrica por "efecto Joule".

No se ha climatizado ninguno de los recintos no habitables incluidos en el proyecto.

No se realizan procesos sucesivos de enfriamiento y calentamiento, ni se produce la interaccionan de dos fluidos con temperatura de efectos opuestos.

No se contempla en el proyecto el empleo de ningún combustible sólido de origen fósil en las instalaciones térmicas.

1.2.8.- Lista de los equipos consumidores de energía

Se incluye a continuación un resumen de todos los equipos proyectados, con su consumo de energía.

Calderas y grupos térmicos

Equipos Referencia

Tipo 2


Enfriadoras y bombas de calor

Equipos Referencia

Tipo 1

Equipos de transporte de fluidos

Equipos Referencia

Tipo 1

Tipo 2

Tipo 3 Electrobomba centrífuga vertical In-Line, (1450 r.p.m.) con una potencia de 1,5 kW


120

1.3.- Exigencia de seguridad

1.3.1.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de seguridad en generación de calor y frío del apartado 3.4.1.

1.3.1.1.- Condiciones generales

Los generadores de calor y frío utilizados en la instalación cumplen con lo establecido en la instrucción técnica 1.3.4.1.1 Condiciones generales del RITE.

1.3.1.2.- Salas de máquinas

El ámbito de aplicación de las salas de máquinas, así como las características comunes de los locales destinados a las mismas, incluyendo sus dimensiones y ventilación, se ha dispuesto según la instrucción técnica 1.3.4.1.2 Salas de máquinas del RITE.

1.3.1.3.- Chimeneas

La evacuación de los productos de la combustión de las instalaciones térmicas del edificio se realiza de acuerdo a la instrucción técnica 1.3.4.1.3 Chimeneas, así como su diseño y dimensionamiento y la posible evacuación por conducto con salida directa al exterior o al patio de ventilación.

1.3.1.4.- Almacenamiento de biocombustibles sólidos

Las características de los lugares para almacenamiento de biocombustibles sólidos y sus sistemas de llenado, así como las de los sistemas de transporte de la biomasa, cumplen lo dispuesto en la instrucción técnica 1.3.4.1.4 Almacenamiento de biocombustibles sólidos, del RITE.

1.3.2.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de seguridad en las redes de tuberías y conductos de calor y frío del apartado 3.4.2.

1.3.2.1.- Alimentación

La alimentación de los circuitos cerrados de la instalación térmica se realiza mediante un dispositivo que sirve para reponer las pérdidas de agua.

El diámetro de la conexión de alimentación se ha dimensionado según la siguiente tabla:


121

Potencia térmica nominal (kW)

Calor Frio

DN (mm)

DN (mm)

P £ 70 15 20

70 < P £ 150 20 25

150 < P £ 400 25 32

400 < P 32 40

1.3.2.2.- Vaciado y purga

Las redes de tuberías han sido diseñadas de tal manera que pueden vaciarse de forma parcial y total. El vaciado total se hace por el punto accesible más bajo de la instalación con un diámetro mínimo según la siguiente tabla:

Potencia térmica nominal (kW)

Calor Frio

DN (mm)

DN (mm)

P £ 70 20 25

70 < P £ 150 25 32

150 < P £ 400 32 40

400 < P 40 50

Los puntos altos de los circuitos están provistos de un dispositivo de purga de aire.

1.3.2.3.- Expansión y circuito cerrado

Los circuitos cerrados de agua de la instalación están equipados con un dispositivo de expansión de tipo cerrado, que permite absorber, sin dar lugar a esfuerzos mecánicos, el volumen de dilatación del fluido.

El diseño y el dimensionamiento de los sistemas de expansión y las válvulas de seguridad incluidos en la obra se han realizado según la norma UNE 100155.

1.3.2.4.- Dilatación, golpe de ariete, filtración

Las variaciones de longitud a las que están sometidas las tuberías debido a la variación de la temperatura han sido compensadas según el procedimiento establecido en la instrucción técnica 1.3.4.2.6 Dilatación del RITE.

La prevención de los efectos de los cambios de presión provocados por maniobras bruscas de algunos elementos del circuito se realiza conforme a la instrucción técnica 1.3.4.2.7 Golpe de ariete del RITE.


122

Cada circuito se protege mediante un filtro con las propiedades impuestas en la instrucción técnica 1.3.4.2.8 Filtración del RITE.

1.3.2.5.- Conductos de aire

El cálculo y el dimensionamiento de la red de conductos de la instalación, así como elementos complementarios (plenums, conexión de unidades terminales, pasillos, tratamiento de agua, unidades terminales) se ha realizado conforme a la instrucción técnica 1.3.4.2.10 Conductos de aire del RITE.

1.3.3.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de protección contra incendios del apartado 3.4.3.

Se cumple la reglamentación vigente sobre condiciones de protección contra incendios que es de aplicación a la instalación térmica.

1.3.4.- Justificación del cumplimiento de la exigencia de seguridad y utilización del apartado 3.4.4.

Ninguna superficie con la que existe posibilidad de contacto accidental, salvo las superficies de los emisores de calor, tiene una temperatura mayor que 60 °C.

Las superficies calientes de las unidades terminales que son accesibles al usuario tienen una temperatura menor de 80 °C.

La accesibilidad a la instalación, la señalización y la medición de la misma se ha diseñado conforme a la instrucción técnica 1.3.4.4 Seguridad de utilización del RITE.

123

ANEXO 2

RESULTADO DE LA PRIMERA CALIFICACIÓN

ENERGÉTICA

Calificación

Energética

ProyectoPFCaire22Abril

LocalidadMadrid

ComunidadComunidad de Madrid

Fecha: 22/04/2013 Ref: 3CA7B122816D39C Página: 207

7. Resultados

Datos para la etiqueta de eficiencia energética

Edificio Objeto

por metro cuadrado anual

Consumo energía final (kWh) 143,8 988704,1

Consumo energía primaria (kWh) 374,3 2573596,8

Emisiones CO2 (kgCO2) 93,3 641681,1

127

ANEXO 3

RESULTADO DE LA SEGUNDA CALIFICACIÓN

ENERGÉTICA

Calificación

Energética

ProyectoPFCaire22Abril

LocalidadMadrid

ComunidadComunidad de Madrid

Fecha: 26/04/2013 Ref: 3CA7B292816D39C Página: 207

7. Resultados

Datos para la etiqueta de eficiencia energética

Edificio Objeto

por metro cuadrado anual

Consumo energía final (kWh) 140,9 968598,5

Consumo energía primaria (kWh) 366,7 2521262,0

Emisiones CO2 (kgCO2) 91,4 628618,1

131

ANEXO 4

PLANO DE LA PLANTA BAJA DEL EDIFICIO

showereyewash

AUDIO

frid

ge

ROOM

sink

sink

fridgewastesink

sinkincubator

fridge fridge fridge fridgefridgefridge

fridge

fridge fridgefridgefridge

hood(new)

hood(ex)

chemical closet(new) chemical closet(new) chemical closet(ex.)

laminarair flow

hood(new)

hood(new)

hood(new)

mobilehood(ex)

fridge(new)

fridge(ex)

freezer(ex)

waste closet

sieve

analytic table (ex)

incubator incubator fridge fridge incubator

dishwasher

dishwasher

foresee extraction foresee extraction foresee extraction

emergency shower

Transfo

LVMDB

gasbottles

cells

channel

BIE

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

Pane

l boa

rd

Pane

l boa

rd

Pane

l boa

rd

Panel board

emergency shower with eyewash

emergency

articulated extraction arm





with eyewash

showerwith eyewash

drying room

REVISION

PROJECT MANAGER CONF. CHECK USER APPROVED

FILE NAME

FORMAT :

PROJECT CODE

RELATED DRAWINGS

PHASE DISCIPLINE

DRAWING NAME

DRAWN BY:

DRAWING NUMBERSCALEDATE

VERIFIED BY: CONFORMITY CHECK IPS

DATE & SIGNATURE DATE & SIGNATURE

Planta Baja

...

17/05/20131/50Climatización1

900X594

Daniela López-Aparicio Juan Sánchez

...

...

...

...

...

...

...

...

A

---

135

ANEXO 5

PLANO DE LA PLANTA PRIMERA DEL EDIFICIO

automatic selfclosing door FR30


automatic self closing door FR30

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1m÷2,5m H= 1m÷2,5m H= 1m÷2,5m H= 1m÷2,5m H= 1m÷2,5m H= 1m÷2,5m H= 1m÷2,5m H= 1m÷2,5m

H= 1m÷2,5m H= 1m÷2,5m H= 1m÷2,5m H= 1m÷2,5m H= 1m÷2,5m

Pane

l boa

rd

Pane

l boa

rd

REVISION DOOR NOTDEFINED YET


video screen

video screen

REVISION


FILE NAME

FORMAT :

PROJECT CODE

RELATED DRAWINGS

PHASE DISCIPLINE

DRAWING NAME

DRAWN BY:

DRAWING NUMBERSCALE

DATE



Planta Primera

...


900X594


...

...

...

...

...

...

...

...

A

---

139

ANEXO 6

PLANO DE LA CLIMATIZACIÓN DE LA PLANTA

BAJA

showereyewash

AUDIO

frid

ge

ROOM

sink

sink

fridgewastesink

sinkincubator

fridge fridge fridge fridgefridgefridge

fridge

fridge fridgefridgefridge

hood(new)

hood(ex)

chemical closet(new) chemical closet(new) chemical closet(ex.)

laminarair flow

hood(new)

hood(new)

hood(new)

mobilehood(ex)

fridge(new)

fridge(ex)

freezer(ex)

waste closet

sieve

analytic table (ex)

incubator incubator fridge fridge incubator

dishwasher

dishwasher

foresee extraction foresee extraction foresee extraction

emergency shower

Transfo

LVMDB

gasbottles

cells

channel

BIE

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

Pane

l boa

rd

Pane

l boa

rd

Pane

l boa

rdPanel board

emergency shower with eyewash

emergency






with eyewash

showerwith eyewash

drying room

Difusor

Rejillas

Fancoil

Leyenda

REVISION


FILE NAME

FORMAT :

PROJECT CODE

RELATED DRAWINGS

PHASE DISCIPLINE

DRAWING NAME

DRAWN BY:

DRAWING NUMBERSCALE

DATE



HVAC Planta Baja

...


900X594


...

...

...

...

...

...

...

...

A

---

143

ANEXO 7

PLANO DE LA CLIMATIZACIÓN DE LA PLANTA

PRIMERA



automatic self closing door FR30

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1

m÷2m

H= 1m÷2,5m H= 1m÷2,5m H= 1m÷2,5m H= 1m÷2,5m H= 1m÷2,5m H= 1m÷2,5m H= 1m÷2,5m H= 1m÷2,5m

H= 1m÷2,5m H= 1m÷2,5m H= 1m÷2,5m H= 1m÷2,5m H= 1m÷2,5m

Pane

l boa

rd

Pane

l boa

rd



video screen

video screen

Difusor

Rejillas

Fancoil

Leyenda

REVISION


FILE NAME

FORMAT :

PROJECT CODE

RELATED DRAWINGS

PHASE DISCIPLINE

DRAWING NAME

DRAWN BY:

DRAWING NUMBERSCALE

DATE



HVAC Planta Primera

...


900X594


...

...

...

...

...

...

...

...

A

---

147

ANEXO 8

PLANO DE LA CLIMATIZACIÓN EN CUBIERTA

REVISION


FILE NAME

FORMAT :

PROJECT CODE

RELATED DRAWINGS

PHASE DISCIPLINE

DRAWING NAME

DRAWN BY:

DRAWING NUMBERSCALE

DATE



HVAC Cubierta

...


900X594


...

...

...

...

...

...

...

...

A

---

mejora de la eficiencia energÉtica de la … · climatización, se realiza con el programa cypecad...

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