Blog eco-lógico
Descubre las últimas novedades en climatización y energía

Alternativas tecnológicas para un mismo fin: Rehabilitación Energética de un edificio

Uno de los retos de las empresas que trabajan en el sector de la rehabilitación energética de edificios, es contar con herramientas y procedimientos claros, ágiles y efectivos a la hora de valorar la situación actual de un edificio y establecer  comparativas entre las  variadas tecnologías  existentes para mejorar su eficiencia energética. 

Como parte del establecimiento de herramientas y procedimientos de evaluación, a continuación se introducen algunos detalles de una auditoria energética con la posterior propuesta de mejora presentada por la ingeniería ALBEDO SOLAR y el gestor energético ACE Servicios energéticos, a la dirección de una residencia de mayores donde se plantearon 5 alternativas, para una actuación de mejora en la generación de energía. 

SITUACIÓN DE PARTIDA

"La Purisima", edificio ubicado a las afueras de Almería, presenta buenas  condiciones constructivas  pero la generación de calor se realiza por calderas obsoletas de Gasoleo C, la oportunidad de ahorro más razonable recae en la mejora de la eficiencia de este sistema. El generador consiste en dos calderas de gasóleo convencionales en paralelo de 53,3kW cada una. El rendimiento nominal es del  88%.  El rendimiento actual se ha verificado y no supera  el 75%  consecuencia del  bajo nivel del mantenimiento. 

Los costes de explotación se obtienen con los precios de combustible sin IVA a la media del año 2012 (fuentes: Eurostat y Ministerio de Industria); Gasóleo (0,088 €/kWh), Gas natural (0,069 €/kWh) y Electricidad (0,18 €/kWh). 

COSTES DE EXPLOTACIÓN DE PARTIDA

Energía utilizada y coste de explotación anual del edificio

El ratio más interesante es el coste real del “kWh utilizado” (no confundir con el “kWh consumido”), que asciende a 0,117€/kWh en calor y 0,086€/kWh en frío. Como referencia, cabe destacar que en una instalación eficiente de caldera de gas a condensación se sitúa en torno a 0,06€/kWh en calor (un 40% inferior al dato real medido). Por lo que el principal motivo de la baja eficiencia energética del edificio es:

  • Coste real del kWh disfrutado (ratio precio gasoil/eficiencia caldera)

DEMANDA ENERGÉTICA DEL EDIFICIO

La ocupación es prácticamente constante a lo largo del año con unas 66 personas. Respecto a la demanda de climatización; existe una instalación de calefacción de radiadores en todo el edificio salvo aseos y salas técnicas. Respecto a la refrigeración, solo existe demanda de aire acondicionado en las salas de reunión, comedor y despachos administrativos, donde hay instalados climatizadores de expansión directa (SEER 2.3). Las demandas energéticas calculadas mediante cype v2013 y EnergyPlus v8, a partir de la modelización del edificio con  datos climáticos Meteonorm v7 se muestran a continuación:

Captura

 

ANÁLISIS DE LAS OPCIONES PARA REHABILITACIÓN ENERGÉTICA

 

En este caso se opta por modelizar 5 opciones tecnológicas que utilizan tres diferentes fuentes energéticas (electricidad, gas natural, energía solar), mediante equipos VAILLANT. El desempeño energético de estas opciones se ha evaluado mediante simulaciones dinámicas realizadas en TRNSYS v17, que han sido la base para el estudio económico.

diagrama TRNSYS

Diagrama de TRNSYS para la modelización de las opciones 1 a 3

 

VFK 145 VGenerador actual, apoyado con Energía Solar Térmica

La opción más simple y de menor inversión es instalar 24 captadores solaresVaillant VFK 145 V con 56,4 m2 de área total para produccion de  ACS. La cobertura  es de un 70%, con un ahorro de 5.3683€ anuales con una inversión inicial de 28.960€.

 

Caldera a gas de condensación de alto rendimiento + sist. solar de vaciado automático

ecoCRAFT 01Sustituir el generador actual por una caldera de condensación a gas de alto rendimiento (Vaillant ecoCRAFTexclusiv116kW), secundado por un sistema solar térmico de vaciado automático que permite añadir 12 captadores al primer supuesto y cubrir un 92% de la demanda en ACS, sin riesgos de estancamiento en verano con un area total de captadores de 84,6 m2.

El rendimiento estacional de la caldera de condensación propuesta, en base a la simulación dinámica, es 93%. En este caso, la inversión de la remodelación total de la sala de calderas se eleva a 67.600€ y con un coste de explotación de 12.134€ anuales.

 

Caldera a gas de condensación + microCHP (cogeneración)MCHP10 1218 01

Sustitución del generador actual por condensación a gas, apoyado por dos motores de microcogeneración (Vaillant ecoPOWER 4.7), para producción de la electricidad en autoconsumo, sin vertido a red.

La inversión en este caso 60.000€ y el consumo térmico anual a 11.556€. Al ahorro obtenido, se añaden el autoconsumo de electricidad con  un ahorro en factura  eléctrica de 7.932€/año.

 

Bomba de Calor Geotermia + BC Aerotermia + Caldera de condensación

Generación mediante cascada de bombas de calor geotérmica y aerotérmica, apoyo de caldera de condensación para cargas punta.  La ventaja de este sistema es el alto rendimiento estacional y su bajo coste de explotación. Por contra necesita una mayor  inversión de los pozos de sondeo.

Mediante simulación con diferentes porcentajes de cobertura de la curva de demanda se ha optimizado la hibridación de los generadores térmicos para cubrir la demanda total (calefacción, refrigeración y ACS) Como resultado de la simulación se opta por la hibridación de:

  • Bomba de calor geotermia Vaillant geoTHERM 460/2 (potencia nominal de 50,5kW) cubre hasta el 55 % de la potencia de calefacción, el 71% de la demanda energética, el 92% de la demanda de ACS y el 100% de la demanda de refrigeración
  •  Bomba de calor aerotermia Vaillant VWL 171/3 potencia nominal de 18kW) cubre el 18% de las puntas de demanda en calefacción y aporta 17% de la demanda energética de calefacción.
  • Caldera de condensación Vaillant ecoCRAFT exclusiv 80Kw, aporta las puntas de consumo de calefacción y ACS: 27% en potencia y 12% en demanda de energía en calefacción y el 8% de la demanda de ACS.

  geoTHERM                             Producto aeroTHERM VWL141 3S

La optimización de  la longitud de los pozos de sondeos se ha realizado  mediante el programa de simulación Earth Energy Designer-EED, que proporciona la longitud mínima de sondeo para un horizonte de 25 años sin saturación térmica del terreno.  El coste de explotación es de 10.360€, para una inversión de 77.670€.

 

Bomba de Calor Geotermia + BC Aerotermia + Energía Solar Térmica

Esta opción es idéntica a la anterior pero se añade una batería de 36 captadores solares térmicos (Vaillant VFK 145 V) con sistema de vaciado automático, que permite cubrir, la mayor parte de la carga de ACS, justo la de producción a mas alta temperatura y menor rendimiento de la bomba de calor, aumentando el rendimiento global del sistema. El coste de explotación es 7.702€ para el primer año con una inversión inicial de 118.950€.

RESULTADOS ECONÓMICOS

A continuación,se muestran los costes de explotación de las diferentes opciones estudiadas para los 10 primeros años de instalación, teniendo en cuenta la inversión realizada y un escenario previsible de incremento del precio de las fuentes energéticas utilizadas.

 

costes de explotación actuales

Costes de explotación actuales, a 10 años e inversión, incluidas subvenciones

 

ratios financieros de rentabilidad

 

Ratios financieros de rentabilidad para cada inversión (interés=4%)

 

CONCLUSIONES

La mayor oportunidad de mejora en eficiencia energética en diez años de explotacion se encuentra en la opción 3 (caldera de gas con micro cogeneración), no obstante la opción 4 de hibridación de la BC Aire Agua y Geotermia, con caldera de condensación aunque con menor TIR a 10 años, a más largo plazo (13 o más años)  presenta mejores índices económicos. A partir de 15 de años explotación la mejor opción es la numero 5  de hibridación, bombas de calor aerotérmia y geotérmica con paneles solares.