Actualmente, existe una creciente preocupación relacionada con la eficiencia energética y la integración de energías procedentes de fuentes renovables. Esto se debe a que determinados combustibles fósiles, como el gas y el petróleo, han experimentado en los últimos años un aumento considerable en su precio. Este hecho está acelerando la migración desde un modelo energético dependiente de combustibles fósiles a otro donde las energías renovables sean capaces de satisfacer gran parte de la demanda.
En los países desarrollados, los edificios (tanto de uso residencial como del sector terciario) representan aproximadamente un tercio de la energía total consumida. En España, esta demanda asciende aproximadamente al 31 %. Además, en 2018 en torno al 43 % de la demanda energética de los edificios residenciales estaba asociada a los sistemas de climatización.
Por ese motivo, están surgiendo diversas directrices, como la Directiva de Eficiencia Energética y de los Edificios. En esta norma se especifican unos requisitos mínimos óptimos para garantizar edificios energéticamente eficientes referentes a sistemas de calefacción y refrigeración, ventilación, iluminación, agua caliente sanitaria, etc.
Arquitectura bioclimática
Además de la integración de energías renovables, otra de las opciones para conseguir edificios de nueva construcción energéticamente eficientes es su diseño siguiendo criterios de arquitectura bioclimática.
Un edificio bioclimático es aquel que se ha diseñado en base a su localización y las condiciones medioambientales para aprovechar los recursos disponibles en beneficio de los usuarios disminuyendo el consumo de energía.
Sin embargo, muchos de esos criterios no se pueden aplicar en edificios ya construidos o que están siendo rehabilitados. O resultan insuficientes debido a la localización del edificio. En esos casos, cobra gran importancia también el uso de sistemas de control automático.
Un sistema de control automático es aquel capaz de administrar o gestionar el comportamiento de un cierto sistema para obtener los resultados deseados. Aplicados en el campo de los edificios, permitirán alcanzar los objetivos energéticos marcados desde diferentes administraciones.
Confort de los usuarios
La mayor parte del tiempo las personas desarrollan sus actividades diarias en el interior de edificios. Por eso resulta muy importante garantizar una sensación de bienestar con el ambiente que les rodea desde el punto de vista térmico, visual y de calidad de aire.
Además, existen estudios que demuestran que la falta de confort de los usuarios afecta directamente a su productividad y a su salud. Es el caso del síndrome del edificio enfermo, que está relacionado con una mala calidad de aire.
Por tanto, a la hora de garantizar la eficiencia energética de un edificio, se debe considerar también el confort de los usuarios buscando una solución de compromiso entre ambos objetivos.
El edificio CIESOL
El edificio CIESOL es un centro de investigación en energía solar localizado en el campus de la Universidad de Almería. Se trata de un centro mixto entre el CIEMAT y esta universidad que acoge a grupos de investigación de ambos centros.
Este edificio fue diseñado y construido en el marco del proyecto ARFRISOL siguiendo criterios de arquitectura bioclimática. El objetivo principal de este proyecto era demostrar que el uso de una arquitectura bioclimática y la integración de la energía solar podía conseguir un ahorro de entre un 80 % y un 90 % de energía convencional manteniendo, al mismo tiempo, condiciones idóneas de confort para los usuarios.
El edificio cuenta con varias medidas bioclimáticas pasivas como las siguientes:
- El uso de diferentes cerramientos en función de la orientación. Por ejemplo, las fachadas sur y este cuentan con un cerramiento tipo fachada ventilada que tiene una elevada inercia térmica.
- El retranqueo de las ventanas situadas en las fachadas sur y este para aprovechar la incidencia de la radiación solar durante los meses más fríos y evitar la misma durante los más cálidos.
- El sombreado de la cubierta del edificio mediante la instalación de un campo de colectores solares y un campo fotovoltaico.
Asimismo, como principal medida activa, cuenta con un sistema de climatización que hace uso de la energía solar para la refrigeración y calefacción del edificio.
Para alcanzar los objetivos planteados en el proyecto ARFRISOL, además de las medidas pasivas y activas descritas anteriormente, el edificio CIESOL cuenta con una amplia red de sensores con más de 725 señales y un sistema de supervisión, control y adquisición de datos (SCADA) basado en la nube que ha sido renovado recientemente.
Tras un primer análisis del comportamiento del edificio en evolución libre, es decir, sin la utilización de sistemas de control automático, se observaba que existían periodos de tiempo en los que los usuarios no eran capaces de alcanzar esa sensación de confort. Esa situación terminaba ocasionando un consumo de energía extra para intentar solventarla. Esto ocurría en los meses de verano e invierno debido al clima característico de Almería, mientras que en los meses de otoño y primavera las medidas pasivas del edificio eran suficientes para garantizar una sensación de bienestar para los usuarios.
Por tanto, en función de ese análisis se llegó a la conclusión de que era necesario desarrollar sistemas de control automático capaces de mantener el confort de los usuarios minimizando, al mismo tiempo, el consumo de energía.
Los resultados proporcionados por los diferentes sistemas de control desarrollados permitieron garantizar una sensación de confort térmico para los usuarios del edificio CIESOL, reduciendo el consumo del sistema de climatización hasta en un 53 %.
*María del Mar Castilla Nieto, Profesora Titular de Universidad en el área de Ingeniería de Sistemas y Automática del departamento de Informática, Universidad de Almería
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.
