rehabilitación de instalaciones existentes. proyecto life

Rehabilitación de Instalaciones Existentes.

Proyecto LIFE-OPERE

Foro de Diálogo Local. Smarcities y Energía. Santiago de Compostela. 26/11/2015

2

1 Rehabilitación Energética en Complejos de Edificios

Antecedentes - Contexto

Los edificios representan el 40% del consumo de energía final de la UE. Sector crucial para alcanzar el objetivo de la UE de reducir las emisiones de gases

de efecto invernadero (20-20-20). El objetivo es ahorrar energía y disminuir la emisión de CO2, mediante la

disminución de la demanda energética del edificio, el aumento del rendimiento

de las instalaciones y la incorporación de energías renovables. El reparto promedio de energía en el sector edificatorio depende en gran medida

del uso final del edificio:

3



El sector de la edificación es uno de los principales consumidores de energía en España. 9% de consumo de energía final sector terciario (datos IDAE 2012)

Importante parque edificatorio existente con escasa o nula implementación de estrategias de eficiencia energética y construida bajo legislación obsoleta.

No es si no hasta la publicación de la norma básica NBE CT-79 sobre condiciones térmicas en los edificios, donde se exige un nivel mínimo de aislamiento en los cerramientos exteriores.

Número de viviendas según el periodo de construcción (Fuente: Elaboración propia a partir de los datos del Censo de Viviendas 2001 (Instituto nacional de Estadística, Enero de 2012

4



Las administraciones públicas deben ejercer un papel

ejemplarizante en la reducción del consumo de energía.

• “[…] El sector público debe, en cada Estado miembro, servir de ejemplo en el ámbito de la eficiencia energética de los edificios, y por ello los planes nacionales deben fijar objetivos más ambiciosos para los edificios ocupados por las autoridades públicas.” Directiva 2010/31EU relativa a la eficiencia energética en los edificios.

Atender al parque edificatorio existente. ¿Qué hacer? • Rehabilitación energética • Mejora de la calidad ambiental interior • Disminución del consumo energético y emisiones de CO2 • Implementación de sistemas de gestión energética

5



Líneas fundamentales de actuación en cuanto a la reducción de demandas y mejora de la eficiencia energética en los edificios:

• Diseño, concepción y aspectos constructivos del edificio.

• Implementación de sistemas

generadores de alta eficiencia

energética. • Control y gestión y optimización

de las instalaciones.

ENERGÍAS RENOVABLES

MEDIDAS ACTIVAS

MEDIDAS PASIVAS

REGULACIÓN, CONTROL Y OPTIMIZACIÓN

6


Alcance de los trabajos proyecto LIFE OPERE – EnergyLab

El Proyecto OPERE tiene como principal objetivo la implantación de sistemas de gestión eficiente en redes energéticas, tanto térmicas como eléctricas, en complejos existentes con grandes consumos energéticos.

El complejo de edificios Monte de la Condesa comprende los edificios de la Facultad de Óptica, la Facultad de Física, la residencia universitaria Monte da Condesa y el Instituto de Ortopedia y Banco de Tejidos.

Volumen objeto de estudio: Alrededor de 25.000 m2 repartidos en 6 plantas, planta baja y semisótano.

Diagnóstico del estado actual, búsqueda de mejores soluciones. Realización de un estudio de viabilidad técnica y medioambiental del proyecto:

Condiciones del proyecto, objetivos y resultados esperados. La realización de los trabajos comprende 3 años y 6 meses: Julio 2013 –

Diciembre 2016.

7

2 Proceso de Rehabilitación Energética

Descripción del procedimiento general

I. Análisis energético

II. Simulación III. Propuesta de mejoras

IV. Estudio de viabilidad

V. Ejecución de las

mejoras

VI. Seguimiento

(MyV) Cerramientos Sistemas generadores Distribución Sistema de gestión Etc…

8





mejoras

VI. Seguimiento

(MyV)

2.1 Análisis energético

9

2.1 Análisis energético

Alcance del proyecto

Caracterización del edificio Estudio de la envolvente térmica

• Tipología de cerramientos y huecos. Número y tipo • Tipología de cubiertas y sótanos • Localización de puentes térmicos

Estudio de las instalaciones térmicas • Unidades generadoras • Sistemas de acumulación • Sistemas de distribución • Unidades terminales

Estudio de las instalaciones eléctricas • Acometidas, centros de transformación, grupos electrógenos • Cuadros principales y secundarios • Instalación de alumbrado

Estudio de los sistemas de control existentes • Controles de iluminación • Controles de los sistemas generadores • Sistema de telegestión

Caracterización de los usos y usuarios de los edificios

10

2.1 Análisis energético del complejo de edificios

Alcance

eD

CAMPUS SUR USC

Complejo MDC

Matemáticas

11


Descripción del Complejo MdC Más de 25.000 m2 de superficie construida. Concebido como Hospital Materno Infantil de Santiago de Compostela. 1978. Reacondicionado por fases para dar cabida a centros de la USC:

• Residencia Monte da Condesa I. 1980. Plantas 3º,4º,5º,6º • Residencia Monte da Condesa II. 1990. Plantas 1º, 2º • Comedor Universitario. 1990. • Escuela de Óptica. 1990. Planta 1º, 2º. • Facultad de Física. 1994. Planta 1º, 2º. • Instituto de la Cerámica. (Actualmente Fisica de Partículas) • Banco de Huesos USC. • Departamento de Arqueología. • Centro de Hemodonación de Galicia.

12


Descripción del Complejo MdC

Fachada Sur. Fachada Norte.

13


Caracterización del edificio

Planta Superficie (m2) Usos

SEMISOTANO 1.957 FÍSICA DE PARTÍCULAS

(INS. CERÁMICA)

INSTALACIONES

GENERALES

DEPARTAMENTO DE

ARQUEOLOGÍA

BAJA 3.740 AMPLIACIÓN DE FÍSICA COMEDOR

1 5.309 RESIDENCIA MC2 ESCUELA DE ÓPTICA

2 5.070 RESIDENCIA MC2 ESCUELA DE ÓPTICA

3 1.858 RESIDENCIA MC1




TOTAL 23.820

14



Uso Superficie

(m2)

Uso residencial 12.833

Uso docente (aulas y

laboratorios) 7.862

Uso administrativo

(despachos) 917

Restauración 1.168

Servicios generales 1.040

54% 33%

4% 5% 4%

USO RESIDENCIAL

USO DOCENTE (AULASY DESPACHOS)USO ADMINISTRATIVO(DESPACHOS)RESTAURACIÓN

SERVICIOS GENERALES

15



Revisión exhaustiva de todo el material disponible sobre las infraestructuras eléctricas y de climatización del edificio. Recopilación de información documental disponible de la USC

• Planos de instalaciones • Proyectos originales de los edificios e instalaciones térmicas • Esquema de principio de las instalaciones de climatización y ACS • Informes mensuales de mantenimiento y certificados de rendimiento

térmico de la cogeneración y calderas. • Históricos de consumos: Gasóleo, Gas natural y electricidad • Facturas y costes energéticos.

Inspección y revisión en campo de las instalaciones

16


Estudio de la envolvente térmica

Inspección de cerramientos exteriores

inspección de cerramientos acristalados,

inspección de lucernarios, realización de

termografías en cerramientos exteriores

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Estudio de las instalaciones eléctricas y térmicas

Inspección del cuadro general del edificio, acometida principal, centro de transformación, baterías de condensadores, sistemas de alimentación ininterrumpida , grupos electrógenos, …

Inspección de las instalaciones de cogeneración, circuito de cogeneración, unidades de generación térmica, grupos de bombeo, armarios de control, y sistemas de monitorización, …

18



Esquema de principio de calefacción y ACS:

19



Esquema de principio cogeneración:

20


Caracterización de los usos y usuarios

Objetivos: Funcionamiento habitual del complejo:

horarios, ocupaciones, temperaturas, etc. Recolección de quejas: confort térmico,

iluminación artificial, iluminación natural, calidad ambiental interior, infiltraciones de aire, etc.

Metodología: Realización de encuestas de hábitos de uso

de las instalaciones Realización de las encuestas a usuarios Realización de entrevistas a gestores

Visita del complejo Realización de una campaña de medidas

21


II. Simulación

III. Propuesta de mejoras



mejoras

VI. Seguimiento

(MyV)

2.2 Simulación energética

22

• Caracterización energética de los edificios y sistemas del

complejo

• Evaluar la idoneidad de la implementación de medidas

pasivas, así como el correcto dimensionamiento energético de los edificios:

• Análisis comparativo energético y económico de las diferentes alternativas de diseño.

• Rapidez de cálculo y múltiples posibilidades de resolución. • Correcto dimensionado de los sistemas generadores en los

edificios. • Análisis de las mejores estrategias de generación y control. • Cálculo dinámico hora a hora del comportamiento del edificio. • Simulación de las oportunidades de generación renovable

locales. • Diferentes herramientas disponibles:

• EnergyPlus, DesignBuilder

• Trnsys • Revit • CYPE • Calener-Lider, CE3 y CE3X • ….


En general

23


En particular Caracterización constructiva de todos los edificios

integrantes del proyecto Modelado geométrico y simulación energética de

todos los edificios del complejo (DesignBuilder/EnergyPlus)

• Según tipología de cerramientos • Según orientaciones • Según cargas internas

Modelo HVAC detallado Calibración de las simulaciones energéticas en base

a datos de consumos. Establecimiento de la línea energética base en cada

uno de los distritos para la posterior evaluación de las mejores medidas de ahorros.

Comparación de los ahorros previstos con los ahorros obtenidos

Optimización energética de la instalación resultante

Modelo geométrico del Edificio Monte da Condesa.

Simulación horaria de las cargas térmicas del complejo MdC

24


Detalle

25


Modelo energético del complejo. Detalle.

Modelo geométrico Renderizado

26


Modelo de las instalaciones. Detalle.

27


Optimización de las horas de funcionamiento de la cogeneración

1 2 3 4 5 6 6 7 8 9 10 11 12

HORA ENE FEB MAR ABR MAY JUN(1ª) JUN(2ª) JUL AGO SEP OCT NOV DIC

0 71% 55% 54% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%

1 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%

2 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%

3 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%

4 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%

5 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%

6 0% 0% 0% 145% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%

7 0% 0% 0% 277% 131% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 213% 264%

8 318% 315% 315% 196% 47% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 315% 386%

9 401% 389% 379% 93% 45% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 87% 114%

10 123% 116% 109% 80% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 81% 104%

11 113% 109% 100% 57% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 61% 89%

12 89% 91% 88% 45% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 78% 93%

13 96% 96% 46% 45% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 98% 102%

14 108% 105% 46% 61% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 69% 89%

15 93% 91% 46% 53% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 78% 104%

16 112% 104% 76% 45% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 76% 96%

17 99% 98% 47% 45% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 98% 107%

18 110% 106% 49% 45% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 42% 288%

19 293% 274% 46% 45% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 42% 183%

20 190% 176% 46% 175% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 254% 175%

21 184% 168% 46% 122% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 134% 155%

22 170% 154% 272% 75% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 99% 113%

23 126% 116% 123% 50% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 77% 109%

POTENCIA PROMEDIO DEMANDADA POR HORA Y MES

MES 1 2 3 4 5 6 6 7 8 9 10 11 12


0 -3,5072 3,3215 3,3215 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

6 0 0 0 -13,75 0 0 0 0 0 0 0 0 0

7 0 0 0 -13,75 -13,75 0 0 0 0 0 0 -13,75 -13,75

8 -43,947 -43,947 -26,24 -23,91 -6,836 -5,754 -23,4609 -23,46 6,736 -5,754 -5,754 -43,947 -43,95

9 -43,947 -43,947 -26,24 -20,49 -3,422 -15,121 -23,4609 -23,46 6,736 -15,12 -5,754 -40,532 -43,95

10 -62,286 -62,286 -26,24 -17,08 -3,422 -15,121 -23,4609 -23,46 6,736 -15,12 -5,754 -55,458 -62,29

11 -62,286 -62,286 -26,24 -10,25 -3,422 -15,121 -41,8002 -41,8 6,736 -15,12 -5,754 -48,629 -58,87

12 -58,872 -58,872 -22,826 -3,422 -3,422 -15,121 -41,8002 -41,8 6,736 -15,12 -5,754 -55,458 -58,87

13 -43,947 -43,947 -9,1683 -3,422 -3,422 -15,121 -41,8002 -41,8 6,736 -15,12 -5,754 -43,947 -43,95

14 -43,947 -43,947 -9,1683 -10,25 -3,422 -15,121 -41,8002 -41,8 6,736 -15,12 -5,754 -33,704 -40,53

15 -40,532 -40,532 -9,1683 -6,836 -3,422 -15,121 -41,8002 -41,8 6,736 -15,12 -5,754 -37,118 -43,95

16 -43,947 -43,947 -19,411 -6,836 -3,422 -5,754 -41,8002 -41,8 6,736 -5,754 -5,754 -37,118 -43,95

17 -43,947 -43,947 -18,536 -6,836 -3,422 -5,754 -41,8002 -41,8 6,736 -5,754 -15,12 -43,947 -43,95

18 -62,286 -62,286 -18,536 -3,422 -3,422 -5,754 -41,8002 -41,8 6,736 -5,754 -15,12 -41,8 -62,29

19 -62,286 -62,286 -18,536 -3,422 -3,422 -5,754 -41,8002 -41,8 6,736 -5,754 -15,12 -41,8 -62,29

20 -62,286 -62,286 -18,536 -23,91 -3,422 -5,754 -23,4609 -23,46 6,736 -5,754 -15,12 -62,286 -62,29

21 -43,947 -43,947 -18,536 -23,91 -3,422 -5,754 -23,4609 -23,46 6,736 -5,754 -15,12 -43,947 -43,95

22 -43,947 -43,947 -26,24 -17,08 -3,422 -5,754 -23,4609 -23,46 6,736 -5,754 -5,754 -43,947 -43,95

23 -43,947 -43,947 -26,24 -6,836 -3,422 -5,754 -23,4609 -23,46 6,736 -5,754 -5,754 -37,118 -43,95

COSTE OPERACIÓN COGENERACIÓN HORA A HORA. ACTUAL.

28





mejoras

VI. Seguimiento

(MyV)

2.3 Propuestas de mejora de ahorro energético

29


General Prescripción de las mejores medidas de ahorro energético: Estrategias pasivas:

Renovación de la envolvente térmica Instalación de soluciones de aislamiento térmico Renovación de cerramientos acristalados Instalación de protecciones para la radiación solar en verano

Estrategias activas: Renovación de los sistemas generadores Cambio de combustible Mejora de los sistemas de distribución térmica y equipos terminales

Estudio de normativa y cumplimiento de requisitos mínimos (pej. CTE)

30

• Son aquellas actuaciones adaptadas al tipo de edificio, a su uso y al clima del lugar que captan, almacenan y distribuyen la energía sin requerir el aporte de energía externa a través de equipos u otras instalaciones.

• A tener en cuenta: Orientación Ubicación e interacción con otros edificios Aislamiento térmico Inercia térmica Aprovechamiento de la luz natural Reducción de la carga solar en verano Aprovechamiento solar en invierno etc.


Implementación de Estrategias Pasivas

31

Las medidas activas incluyen aquellas que es necesario implementar para alcanzar el confort térmico cuando el edificio por si mismo no es capaz de garantizar el confort térmico.

Las principales estrategias son las siguientes: • Equipos de producción de calor y frío de alta eficiencia energética. • Equipos de distribución térmica de alta eficiencia energética • Sistemas de iluminación de alta eficiencia. • Implementación de sistemas de gestión energética avanzados

Sólo el sistema de climatización comprende entre un 30 y un 50% del consumo energético total de un edificio.


Implementación de Estrategias Activas

32

Mejora de la eficiencia energética en las instalaciones térmicas de los edificios:

• Equipos de producción de calor y frío de alta eficiencia energética. • Equipos de movimiento de alta eficiencia energética para los fluidos

caloportadores. • Sistemas de enfriamiento gratuito por aire exterior y de recuperación de

calor del aire de extracción. • Sistemas que combinen equipos convencionales con técnicas

evaporativas que reduzcan el consumo de energía de la instalación. • Sistemas de gestión, control y regulación de equipos y/o instalaciones

que permitan la optimización en el uso y consumo de energía. • Nuevas instalaciones de sistemas centralizados de calefacción y

refrigeración urbana o de distrito o que den servicio a varios edificios.


Implementación de Estrategias Activas

33


Resumen de las Medidas de Ahorro Analizadas Medidas de ahorro analizadas en el proyecto

• Sectorización de la generación térmica por servicios y usos finales

• Sustitución de las calderas existentes • Instalación de depósitos de inercia para calefacción • Optimización del sistema de cogeneración • Mejora de la monitorización, instalación de equipos de medida • Sustitución de luminarias e instalación de sistemas de control • Instalación de variadores de velocidad en bombeos • Mejora de los cerramientos opacos • Mejora de los acristalamientos

34





mejoras

VI. Seguimiento

(MyV)

2.4 Estudio de viabilidad

35


Análisis económico de las soluciones propuestas Estudio de viabilidad técnica y medioambiental Análisis de los niveles coste - eficiencia de las medidas propuestas en el

apartado 3. Cálculo de indicadores de Energía ahorrada en MWh/año, emisiones

evitadas de CO2, coste total de la acción, y ahorros energéticos anuales por año, para cada uno de los escenarios planteados.

Actuación % de ahorro

energético

Aislamiento fachada 20 – 50 %

Aislamiento cubierta 7 – 20 %

Aislamiento sótano 4 – 8 %

Sustitución ventanas 10 – 15 %

1+2+3+4 60 – 75 %

Ejemplo de ahorros orientativos:

36


Detalle del estudio de viabilidad por medida Sustitución de las calderas existentes:

Ahorro de energía anual Inversión Emis. evitadas

MEDIDA DE

AHORRO

Combustible

ahorrado CAL

(kWh/año)

Ahorro de

combustible

ACS (kWh/año)

Ahorro

total

(kWh/año)

Ahorro

anual

(€/año)

Indicador

(kWh/€)

% Ahorro

CAL

% Ahorro

ACS Total (€) PB (años)

Emis. evitadas

(tCO2/año) % Red.

SUSTITUCIÓN

CALDERAS 123.353 84.381,8 207.735,0 19.111,6 0,94 15% 7% 131.000 6,9 475,23 25%

Sustitución de las calderas existentes:

Ahorro de energía anual Inversión Emis. evitadas

MEDIDA DE

AHORRO

Combustible

ahorrado CAL

(kWh/año)

Ahorro de

combustible

ACS

(kWh/año)

Ahorro total

(kWh/año)

Ahorro anual

(€/año)

Indicador

(kWh/€)

% Ahorro

CAL

% Ahorro

ACS Total (€) PB (años)

Emis. evitadas

(tCO2/año) % Red.

INERCIA 153612 153612 14132 5,05 11 30360 2,5 49,38 11

37


Resumen medidas Resumen de las propuestas de mejora de eficiencia energética :

Nº Medidas Permisos

Proyecto/m

emoria

Ahorro

energía

eléctrica

Ahorro

cal.

Ahorro

ACS

Ahorro

Emisiones

Indicador

(kWh/€) PB

Instalaciones de generación térmica

I. Sectorización por servicio SI SI - - - - -

II. Sustitución de calderas SI SI 15% 7% 25% 0,94 6,9

III. Depósitos de Inercia SI SI 11% 11% 5,01 2,5

IV. Renovación acumuladores

de ACS NO NO

- - - 3,17 5,5

V. Optimización

Cogeneración SI -

- - - - -

VI. Monitorización. NO NO -- - - - -

Instalaciones eléctricas

VII. Sustitución lámparas de

alta eficiencia NO SI 32% 32% 2,2 3

VIII. Controles iluminación NO SI 6% 6% 1,09 6

XIX. Variadores de velocidad NO NO - - - -

X. Trigeneración (caso I) SI SI 37% 36% 1,01 10,5

X. Trigeneración (caso II) SI SI 48% 48% 1,34 8

Envolvente térmica

XI. Mejora cerramientos

envolvente SI SI

23% 23 % 0,24 >25

XII. Mejora acristalamientos1 SI SI 30 – 35% 30 – 35% 0,65 20

38


Propuesta definitiva Propuesta técnica de mejora de las generación térmica del complejo MdC

mejorando la recuperación térmica de la instalación de cogeneración

€- €10.000,00 €20.000,00 €30.000,00 €40.000,00 €50.000,00 €60.000,00 €70.000,00 €80.000,00 €90.000,00

€100.000,00

Coste anual energético: caso base frente a propuesta técnica

Caso Base Sólo GAS Calderas + Inercia

39





mejoras

VI. Seguimiento

(MyV)

2.5 Implementación de las mejoras de eficiencia energética

40

2.5 Implementación de las mejoras de eficiencia energética

V. Implementación de las mejoras de eficiencia energética Redacción de la memoria/proyecto + solicitud de permisos + ejecución de

las obras + puesta en marcha Minimización de los impactos a usuarios La planificación económica y técnica de los trabajos es fundamental Puesta en común y coordinación de todos los agentes participantes

41





mejoras

VI. Seguimiento

(MyV)

2.6 Seguimiento. Elaboración de un plan de Medida y Verificación

42


IMPVP “Lo que no se mide no se puede mejorar” “La Medida y Verificación (M&V) es un

proceso que consiste en utilizar la medida, para el establecimiento de

forma fiable del ahorro real generado en una instalación, dentro de un programa de gestión de la energía”

Se mide el consumo de energía antes y después de implementar el proyecto, realizando los ajustes necesarios, para que las situaciones de antes y después sean las mismas y se puedan comparar los “consumos ajustados” entre sí.

43


Ecuación básica

Ahorros calculados para cualquier periodo =

Energía (Periodo de referencia) - Energía (Periodo demostrativo de ahorro)

+/- Ajustes

Tiempo

Ener

gía

Ahorros

Energía base o de referencia

Período de referencia

Período demostrativo

de ahorro

Energía medida

Implementación medidas EE

Referencia ajustada

44

• Es necesario realizar un análisis energético en detalle para plantear posibles mejoras. • En edificios existentes es complejo reunir toda la información necesaria para la

realización de simulaciones y propuestas de calidad • En edificios ya construidos es necesario estudiar la integración de medidas de ahorro

y eficiencia con otros sistemas ya existentes. • Será necesario adecuar las soluciones a proponer a las condiciones climáticas,

normativas, constructivas y económicas locales • En cualquier caso, las decisiones deberán tener en cuenta los correspondientes

criterios de rentabilidad económica. • La simulación energética calibrada en base a datos de consumo permite tener un

elevado grado de precisión respecto de los potenciales ahorros de las diferentes medidas a proponer, en el caso de escenarios

4 Conclusiones

Rehabilitación energética de edificios

45

www.energylab.es

Muchas gracias por su atención

1

1

JORNADA TÉCNICA

26 DE NOVIEMBRE DE 2015

Proyecto OPERE

2

OPERE: Gestión eficiente de redes de energía

PROYECTO OPERE

OPERE: Gestión Eficiente de Redes Energéticas

Proyecto Demostrativo

Convocatoria LIFE + 2012

Presupuesto total: 1.190.479

Duración: 42 meses

Julio 2013-Diciembre 2016

Socios:

USC (lider)

EnergyLab

3


PROYECTO OPERE

OBJETIVOS

Optimizar la Gestión de las Redes de Energía en

Edificios con grandes consumos energéticos

Desarrollo del Sistema de Gestión Energética

Identificar Áreas de Mejora

Diseño de Estrategias de Eficiencia

Energética

Implantación de Medidas, Análisis de

Resultados

RESULTADOS ESPERADOS

Reducción de un 30% en el consumo energético

Reducción de un 35% del impacto ambiental

Sistema de Gestión de redes de energía eficiente

y replicable

Resultados probados

Reducción del impacto medioambiental

Medidas de ahorro y eficiencia energética

Retorno de inversión de las estrategias

seleccionadas

4


PROYECTO OPERE

PLANTA PILOTO:

Edificio del Monte da Condesa

Edificio de 25.000m2

Varios centros con distintos usos:

Laboratorios

Residencias

Comedor

Etc.

Requerimientos muy heterogéneos de la

energía

Necesidad tanto de ACS como de

calefacción

Dispone de planta de cogeneración

propia

5


Contexto histórico: El POE

Utilización de las plantas de cogeneración distribuidas.

Implantación de redes propias de distribución de energía.

Minimiza el impacto medioambiental.

Utilización de gas natural como combustible.

Optimiza el uso del combustible (eléctrico y térmico)

Fuente

primaria

Fósil

30%

55%

6

OPERE: Gestión eficiente de redes de energía LABSIS: P.O.E. 6

Plantas de cogeneración. Producción

Red eléctrica

Anillo eléctrico propio.

Todos los edificios toman

energía del anillo sin

restricciones.

Punto único de intercambio

suministrador externo.

Red térmica

Cada motor alimenta a un grupo

local de edificios

La red está tarada para cada

edificio en función de su tamaño

y demanda de referencia

El comportamiento de un edificio

tiene efectos colaterales en los

otros.

Enfoque Eléctrico: GLOBAL

Enfoque Térmico: LOCAL

7


PROYECTO OPERE

PLAN DE TRABAJO: ACCIONES

• A. Acciones Preparatorias

• A.1. Análisis energético de usos e instalaciones

• A.2. Definición del Plan demostrativo

• A.3. Definición y Adquisición de permisos

• B. Acciones de Implementación

• B.1. Implementación y puesta en marcha de las medidas de eficiencia energética, smart grid y sistema

de monitorización

• B.2. Análisis de datos y resultados

• B.3. Optimización del sistema

• C. Acciones de monitorización del impacto socioeconómico y ambiental

• D. Acciones de Difusión

• E. Acciones de Gestión

8


Acción A1. Análisis Energético de Usos e Instalaciones

Caracterización de las instalaciones

Realización de auditorías energéticas

Análisis de situación de partida

Inspecciones técnicas

9



Caracterización de los usos y usuarios.

Entrevistas y encuestas.

10



Caracterización del complejo

Estudio del nivel de aislamiento de los

centros

Chequeo térmico en zonas sensibles

Desarrollo:

o Inspección de la envolvente térmica

del edificio

o Análisis de las demandas térmicas

de las diferentes zonas

o Realización de termografías

exteriores e interiores

11


Acción A2. Definición del Plan Demostrativo

Definición de la smart grid térmica y eléctrica

Análisis de las red actual.

Definición de las magnitudes a medir y tiempos de muestreo

12



Definición de la smart grid térmica y eléctrica

Análisis de las red actual

Definición de las magnitudes a medir y tiempos de muestreo

278/278 medidas disponibles necesarias para el análisis y la comprensión del

comportamiento de los sistemas.

Medidas insuficientes. Los cálculos requerían a mayores

Caudales o Energía transmitidos a los circuitos.

Retornos de energía sectorizados, no está disponible ni valores térmicos

Medidas de satisfacción del Confort (Temperaturas ambiente)

Caudales de consumo de ACS

Medidas Térmicas insuficientes. Rendimiento del intercambiador.

Datos instantáneos son insuficientes. Imprescindibles las series temporales

Validación de funcionamiento de lazos de control

Verificación de funcionamiento de equipamiento como válvulas

13



Cálculos sobre la información. Estimación de consumos.

TIEMPO TOTAL OPERATIVIDAD CALDERA (horas) 5,67

CICLO MEDIO QUEMADOR CALDERA (min) 3,01

TIEMPO TOTAL OPERATIVIDAD COGENERACIÓN (horas) 3,29

TIEMPO VÁLVULA ABIERTA DEPOSITO 1 (horas) 23,87

TIEMPO VÁLVULA ABIERTA DEPOSITO 2 (horas) 23,9

SALTO TÉRMICO MEDIO CALDERA 10,23

SALTO TÉRMICO MEDIO COGENERACIÓN 2,61

14



Ensayos de campo

Ensayos preliminares

Revisión de señales con objeto de identificar consumos globales y por servicio.

Instalaciones antes de mejoras energéticas.

Ensayo de temperatura flotante del monte de la condesa

Ensayo de la temperatura flotante en los depósitos de ACS

Ensayo de las transmitancias térmicas en los cerramientos exteriores

Estimación del comportamiento energético de la instalación actual

Planificación de los ensayos:

ENERO FEBRERO MARZO

S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11

Ensayos Opere. Fase preparatoria. 1,1 Reunión preparatoria ensayos

1,2 Temperatura flotante del edificio Monte da Condesa

1,3 Temperatura flotante en los depósitos de ACS

1,4 Transmitancias térmicas en los cerramientos

1,5 Estimación del comportamiento energético

15


C.2 MONITORIZACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL

C.ACCIONES DE MONITORIZACIÓN

Consumo del edificio:

Producción energética en el motor:

16



Simulación energéticas horarias

Simulación térmica y energética con DB v4

Optimización de las horas de funcionamiento de la cogeneración

MES 1 2 3 4 5 6 6 7 8 9 10 11 12


0 -3,5072 3,3215 3,3215 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

6 0 0 0 -13,75 0 0 0 0 0 0 0 0 0

7 0 0 0 -13,75 -13,75 0 0 0 0 0 0 -13,75 -13,75

8 -43,947 -43,947 -26,24 -23,91 -6,836 -5,754 -23,4609 -23,46 6,736 -5,754 -5,754 -43,947 -43,95

9 -43,947 -43,947 -26,24 -20,49 -3,422 -15,121 -23,4609 -23,46 6,736 -15,12 -5,754 -40,532 -43,95

10 -62,286 -62,286 -26,24 -17,08 -3,422 -15,121 -23,4609 -23,46 6,736 -15,12 -5,754 -55,458 -62,29

11 -62,286 -62,286 -26,24 -10,25 -3,422 -15,121 -41,8002 -41,8 6,736 -15,12 -5,754 -48,629 -58,87

12 -58,872 -58,872 -22,826 -3,422 -3,422 -15,121 -41,8002 -41,8 6,736 -15,12 -5,754 -55,458 -58,87

13 -43,947 -43,947 -9,1683 -3,422 -3,422 -15,121 -41,8002 -41,8 6,736 -15,12 -5,754 -43,947 -43,95

14 -43,947 -43,947 -9,1683 -10,25 -3,422 -15,121 -41,8002 -41,8 6,736 -15,12 -5,754 -33,704 -40,53

15 -40,532 -40,532 -9,1683 -6,836 -3,422 -15,121 -41,8002 -41,8 6,736 -15,12 -5,754 -37,118 -43,95

16 -43,947 -43,947 -19,411 -6,836 -3,422 -5,754 -41,8002 -41,8 6,736 -5,754 -5,754 -37,118 -43,95

17 -43,947 -43,947 -18,536 -6,836 -3,422 -5,754 -41,8002 -41,8 6,736 -5,754 -15,12 -43,947 -43,95

18 -62,286 -62,286 -18,536 -3,422 -3,422 -5,754 -41,8002 -41,8 6,736 -5,754 -15,12 -41,8 -62,29

19 -62,286 -62,286 -18,536 -3,422 -3,422 -5,754 -41,8002 -41,8 6,736 -5,754 -15,12 -41,8 -62,29

20 -62,286 -62,286 -18,536 -23,91 -3,422 -5,754 -23,4609 -23,46 6,736 -5,754 -15,12 -62,286 -62,29

21 -43,947 -43,947 -18,536 -23,91 -3,422 -5,754 -23,4609 -23,46 6,736 -5,754 -15,12 -43,947 -43,95

22 -43,947 -43,947 -26,24 -17,08 -3,422 -5,754 -23,4609 -23,46 6,736 -5,754 -5,754 -43,947 -43,95

23 -43,947 -43,947 -26,24 -6,836 -3,422 -5,754 -23,4609 -23,46 6,736 -5,754 -5,754 -37,118 -43,95

COSTE OPERACIÓN COGENERACIÓN HORA A HORA. ACTUAL.

1 2 3 4 5 6 6 7 8 9 10 11 12


0 71% 55% 54% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%

1 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%

2 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%

3 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%

4 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%

5 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%

6 0% 0% 0% 145% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%

7 0% 0% 0% 277% 131% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 213% 264%

8 318% 315% 315% 196% 47% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 315% 386%

9 401% 389% 379% 93% 45% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 87% 114%

10 123% 116% 109% 80% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 81% 104%

11 113% 109% 100% 57% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 61% 89%

12 89% 91% 88% 45% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 78% 93%

13 96% 96% 46% 45% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 98% 102%

14 108% 105% 46% 61% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 69% 89%

15 93% 91% 46% 53% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 78% 104%

16 112% 104% 76% 45% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 76% 96%

17 99% 98% 47% 45% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 98% 107%

18 110% 106% 49% 45% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 42% 288%

19 293% 274% 46% 45% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 42% 183%

20 190% 176% 46% 175% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 254% 175%

21 184% 168% 46% 122% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 134% 155%

22 170% 154% 272% 75% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 99% 113%

23 126% 116% 123% 50% 43% 41% 40% 38% 38% 38% 40% 77% 109%

POTENCIA PROMEDIO DEMANDADA POR HORA Y MES

17



Resultados Obtenidos

5. Mejoras de eficiencia energética ............................................................................................................ 5

5.1. Mejoras térmicas............................................................................................................................... 5

5.1.1. Sectorización de la generación térmica por servicios y usos finales ........................................ 5

5.1.2. Sustitución de las calderas existentes .................................................................................... 11

5.1.3. Instalación de depósitos de inercia ........................................................................................ 19

5.1.4. Renovación de los acumuladores de ACS. .............................................................................. 25

5.1.5. Optimización del sistema de cogeneración ............................................................................ 29

5.1.6. Instalación de una máquina de absorción. Sistema de trigeneración. ................................... 40

5.2. Mejoras eléctricas ........................................................................................................................... 47

5.2.1. Sustitución de lámparas de baja eficiencia por lámparas de alta eficiencia tipo LED ............ 48

5.2.2. Instalación de controles de presencia y aprovechamiento de la luz natural .......................... 51

5.2.3. Instalación de variadores de velocidad ................................................................................... 56

5.2.4. Monitorización. Instalación de equipos de medida. ............................................................... 58

5.3. Mejoras de la envolvente ................................................................................................................ 63

5.3.1. Mejoras de los cerramientos opacos ...................................................................................... 63

5.3.2. Mejora de los acristalamientos .............................................................................................. 67

6. Resumen medidas propuestas .............................................................................................................. 71

6.1. Medidas de mejora de las instalaciones térmicas........................................................................... 71

6.2. Medidas de mejora de las instalaciones eléctricas ......................................................................... 71

6.3. Medidas de mejora de la envolvente .............................................................................................. 71

18


Acción B1. Implementación y puesta en marcha de las medidas de eficiencia

energética, smart grid y sistema de monitorización

Comparativa caso base / cambio calderas / cambio de calderas + depósitos de inercia

€(20.000,00)

€(10.000,00)

€-

€10.000,00

€20.000,00

€30.000,00

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre

Gastos mensuales OPERE situación actual (excluyendo Hemodonación)

€-

€10.000,00

€20.000,00

€30.000,00


Gastos mensuales OPERE. Sólo calderas de gas (excluyendo Hemodonación)

€(20.000,00)

€(10.000,00)

€-

€10.000,00

€20.000,00

€30.000,00


Gastos mensuales OPERE. Calderas de gas y depósitos de inercia (excluyendo Hemodonación)

Coste gas cogeneración (€) Coste gas calderas (€) Coste electricidad (€) Coste mantenimiento (€) Coste total (€)

19




Comparativa caso base / cambio calderas / cambio de calderas + depósitos de

inercia. Valores acumulados

Caso base

Cambio de calderas a gas

Cambio de calderas a gas + depósitos de inercia

€-

€10.000,00

€20.000,00

€30.000,00

€40.000,00

€50.000,00

€60.000,00

€70.000,00

€80.000,00

€90.000,00

€100.000,00

Coste anual energético: caso base frente a propuesta técnica

Caso Base Sólo GAS Calderas + Inercia

20




Redacción del proyecto técnico de modificación de las instalaciones del Monte de la

Condesa de acuerdo a los requisitos obtenidos en A2.

Características principales

Propuesta de paso a Gas de las calderas.

Producción instantánea de ACS en lugar de acumulación.

Incluir depósitos de inercia para optimizar el uso de la cogeneración.

Inclusión de bombas con variador de velocidad para mejorar la regulación.

Producción centralizada de calor y atención a servicios.

ACS:

• Residencia y Hemodonación.

Calefacción:

• Residencia 1, Residencia 2, Instituto de cerármica (actualmente Dpto. Física de

partículas), Escuela de Óptica, Ampliación Facultad de Física y Banco de sangre

Medidas detalladas de energía para cada servicio y en cada productor.

Coordinación con otros trabajos:

Reforma de la acometida de agua fría objeto de otro proyecto de reforma.

21




“Las calderas de gasóleo estaban en un estado de deterioro bastante avanzado y su

rendimiento es bajo. Las calderas de gas natural tienen las siguientes

características”:

Paso a Gas de las Calderas Características del proyecto

Antes Ahora

22




Se pasa de acumuladores de ACS a Depósitos de inercia con producción

instantánea de ACS.

Los depósitos de inercia permiten aumentar el tiempo de operación del cogenerador

Depósitos de inercia Características del proyecto

23




La recuperación de calor del motor de

cogeneración se realiza en dos fases:

Primero, en las camisas del motor, que son

capaces de generar, en régimen de

funcionamiento, 190kW térmicos.

Segunda, en el recuperador de humos de la

chimenea, con una capacidad de

recuperación de 129kW térmicos.

Mejora de rendimiento

Se instalan variadores de velocidad en el agua del

intercambiador.

Gran salto térmico. Se puede reducir la velocidad

para evitar que el motor reciba el agua demasiado

fría.

Pequeño salto térmico. La instalación está operando

en temperaturas próximas a la de operación del

motor, Seguimos quitando temperatura por caudal

aumentando la velocidad.

MEJORA DE RECUPERACIÓN DE LA ENERGÍA TÉRMICA DEL MOTOR DE LA COGENERACION Características del proyecto

24




Producción centralizada y regulación por centro y servicio.

Uso de variadores de velocidad para mejorar la regulación.

Medida de energía en cada regulación y cada productor

Regulación sobre secundarios por centro y servicio Características del proyecto

25




Reforma de la acometida de agua fría, así como el colector de distribución de entrada. Reforma de la sala de Calderas

26




Reforma de la acometida de agua fría, así como el colector de distribución de entrada. Reforma de la sala de Calderas

27


Acción B2. Análisis de los datos y resultados

Objetivos:

Analizar los datos y extraer conclusiones del comportamiento energético del

complejo de edificios Monte de la Condesa.

Desarrollo:

Identificación de nuevas acciones que mejoren el comportamiento de las nuevas

instalaciones

Diseño de experimentos, planificación y recogida de datos

Desarrollo de experimentos que demuestren que las acciones tomadas tienen

repercusiones significativas sobre la optimización del edificio. (Datos

comparativos)

Seleccionar edificios cuyo comportamiento sea semejante.

Desarrollo de simulaciones del comportamiento de las nuevas instalaciones

Análisis de datos y generación de informes.

Demostrar la validez de los experimentos y de las acciones de ahorro.

28

28

PROYECTO OPERE

rehabilitación de instalaciones existentes. proyecto life

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