Radiografía a un edificio de consumo energético cero

La respuesta a esta pregunta contiene diversos factores. El primero es su ubicación y su buena orientación. “La buena orientación es básica para poder captar el máximo Sol con las placas fotovoltaicas para poder calentar el centro sin necesidad calorífica. EspaiZero no tendría ningún sentido en la sombra”, asegura Franc Comino, socio fundador de Wattia Innova SL. La orientación adecuada también ayuda a una correcta iluminación y a la regulación eficiente de las luminarias LED.

La implementación y el uso de energías 100% renovables, como la fotovoltaica, forma parte del ADN de EspaiZero. “No hemos querido depender de ningún fósil. Ni de gas, ni de gasoil, ni de leña…La idea ha sido, pues, implementar un sistema eléctrico que nos pudiera aportar frío y calor”, desvela Comino.

El hecho de que muchos de los esfuerzos de Wattia Innova por reducir el consumo energético vinculado a la climatización no es extraña. Según el informe final del Proyecto SECH-SPAHOUSEC. Análisis del consumo energético del sector residencial en España elaborado por el IDAE el 47,8% (47% calefacción y 0,8 aire acondicionado) del consumo energético en España en 2011 proviene de los equipos de climatización.

Además, hay que tener en cuenta que en la población de Olot los contrastes térmicos son importantes. Pueden pasar de los -5ºC que registra muchos días a los 30 o 35ºC en verano. Ante estas condiciones, Franc Comino argumenta que la mejor solución en EspaiZero ha sido instalar geotermia.

La acumulación, la clave

El secreto mejor guardado de EspaiZero es que la energía que se obtiene del sistema geotérmico y de las placas solares fotovoltaicas se almacena en acumuladores (pilas) de agua y en baterías eléctricas, para usarla en caso necesario. Comino tiene claro que “el secreto de la eficiencia energética pasará por tener energía acumulada”.

En el caso de que la energía producida y almacenada no sea suficiente, la empresa dispone de un sistema automatizado para conseguir energía a coste cero o a coste muy bajo en el mercado libre eléctrico. “Somos el primer edificio estatal de baja tensión que podemos comprar la energía en el mercado libre”, asegura Comino.

Además de la acumulación de energía hay dos claves más que explican el consumo casi cero de EspaiZero: “la integración de sistemas y el control”. Todos los sistemas se entienden y todo se mide. Todo se controla. Y todo, gracias al protocolo KNX integrado a los protocolos DALI y ModBus (ver destacado “El cerebro es el protocolo KNX”).

“Para poder llegar a este consumo cero en EspaiZero se ha tenido que trabajar con un sistema de gestión y automatización que permite controlar de una manera muy estricta los 20 sistemas de eficiencia energética que actualmente están en funcionamiento para que, bien integrados y haciendo que hablen entre ellos, gaste muy poco por sí solo. Y la poca energía que necesita la podamos obtener directamente de la acumulación”, explica Comino.

EspaiZero (Olot, Girona), que se abastece de energía íntegramente de energías renovables, ha logrado pasar un año entero con un consumo energético cero

El sistema

En cuanto a la instalación en sí, lo que ha proyectado Wattia Innova es combinar, controlar y gestionar racionalmente las fuentes de energías renovables, dado que cada uno de los sistemas implementados (activos, pasivos, de medida y control y de ahorro) están ya en el mercado a disposición de todos (ver Tabla 2).

Por lo tanto, la aplicación de medidas de ahorro energético, su combinación con fuentes de energías renovables y la implementación de un sistema de automatización que permite un control eficiente del sistema da como resultado un consumo energético de balance energético cero.

Veamos ambas fuentes renovables de las que se obtiene la energía.

La geotermia

EspaiZero genera el agua caliente y el agua fría en los meses de calor gracias a la geotermia, que también permite calentar la superficie mediante suelo radiante o enfriar con el techo radiante.

El sistema de geotermia consiste en introducir unas tuberías en el subsuelo del patio que están conectadas directamente al edificio de tal manera que dejan circular el agua libremente.

Franc Comino explica que “hemos aplicado en el patio trasero tres pozos de 160 metros que aprovechan la temperatura constante de unos 14 grados del subsuelo para calentar el centro en invierno y enfriarlo en verano. Gracias a la gran cantidad de agua con que nos hemos encontrado en los pozos hemos podido trabajar en modo passcooling. Nosotros no absorbemos ni cogemos agua del subsuelo, lo único que hacemos es bajar unos tubos que lo que hacen es subir y bajar la misma agua en un circuito cerrado. Solo intercambiamos temperaturas aprovechando los 14ºC constantes del suelo”.

El sistema geotérmico permite, incluso, refrigerar el centro sin encender la bomba de calor. “El agua que me devuelve el suelo radiante la hago regresar a los pozos, pasándola por los acumuladores. Con el sistema de control domótico que ajusta a la perfección el sistema, y con las sondas que hay en subsuelo a 160, 75 y 25 metros y los captadores que hay en el suelo radiante a 3,5, 7 y 14 cm, conseguimos refrigerar EspaiZero con 1,2 amperios. Es lo mismo que consume una máquina de afeitar”, sentencia.

La función de la bomba geotérmica es generar agua caliente y cargar las pilas de agua, que puede extraerse cuando sea necesario. “Lo que hemos hecho es controlar que toda la temperatura del agua de las pilas sea la misma. No hay diferencia entre la de arriba y la de abajo. Las pilas se cargan de agua en una hora y nos da 9 horas de autonomía”.

EspaiZero cuenta con una estación meteorológica que, en función de la predicción del tiempo, el sistema se programa para las siguientes catorce horas

El pozo canadiense

Por otro lado, en el pozo canadiense el aire del exterior llega hasta el párking, que hace la función de acumulador de aire frio (en verano en el exterior a 36ºC en el párking nunca supera los 25,5ºC). Mediante una sonda instalada en el mismo párking se controla la calidad de aire (ppm) para que no supere niveles peligrosos.

Vayamos a por la chimenea solar.

La chimenea solar

La chimenea solar de 10 metros de altura se calienta con la radiación del Sol hasta los 60 grados. El aire del interior captura esta temperatura y se crea una corriente ascendente (tiraje natural). Esta corriente provoca una aspiración en la base de la chimenea que se calienta indirectamente con un serpentín de cobre, por donde circula el agua caliente proveniente del panel solar térmico de la puerta de entrada de la chimenea. Así queda caldeado el ambiente del interior.

A través de unos conductos del techo conectados a la chimenea, ésta aspirará el aire de la parte alta. Así queda evacuado el aire caliente de las salas y, a la vez, hace subir el aire fresco del párking.

Esta es, pues, la instalación pasiva más destacada en EspaiZero, uno de los dos sistemas de producción de alto rendimiento implementados para lograr este consumo cero. El otro es la fotovoltaica.

El sistema fotovoltaico

Veamos la instalación fotovoltaica. Para la generación de energía eléctrica se ha instalado un sistema solar fotovoltaico dimensionado para que EspaiZero sea autónomo la mayor parte del año. La energía generada por los 36 módulos fotovoltaicos, de 9 kw de potencia total, se consume al momento de ser producida y se almacena el sobrante en baterías para que se pueda utilizar cuando haga falta. Durante la noche y los días muy nublados las baterías abastecen EspaiZero de energía eléctrica. Si se diese el caso que no hubiese producción solar, las baterías dan una autonomía de 24 horas en un funcionamiento normal. Comino explica que, en cuanto a la fotovoltaica, “hemos sobredimensionado las placas fotovoltaicas del techo del edificio para poder captar energía solar no sólo cuando hay Sol o plena producción solar, sino en los días más nublados o lluviosos. Hay que tener en cuenta que Olot registra unos altos índices anuales de días nublados y lluviosos. Así, también intentaremos asegurar el consumo cero en el máximo número de días posible”.

El acristalamiento y la radiación solar

Uno de los sistemas pasivos de eficiencia energética más importantes de EspaiZero es su carpintería. La superficie de 50 m2 de acristalamiento está formada por 4 vidrios de 4,30 m con doble rotura de puente térmico con acristalamiento triple y doble cámara con argón y doble baja emisividad.

Los vidrios, gracias a un efecto lupa y a un efecto ivernáculo, no dejan escapar el calor obtenido del Sol durante 14 horas. Franc Comino: “Es como un embudo. La radiación que se genera por el calentamiento de las paredes, suelo, etc no lo deja escapar. Por tanto, acumula 5,5ºC y no los deja escapar hasta al cabo de 14 horas, que es cuando el interior vuelve a los 20ºC originales. Estos 5,5ºC de más temperatura es un excedente que, por estratificación, se acumula en la parte superior. Captamos estas bolsas de aire caliente por unos conductos que las pasa a las zonas frescas”.

Por otro lado, cuando los sensores instalados en cada ventana detectan que sube el nivel de CO2 del aire de la zona de trabajo el sistema de control abre automáticamente solo las ventanas que convengan. Cuando detecta que ya ha ventilado lo necesario, tras unos 3 minutos aproximadamente, las vuelve a cerrar.

Además, en cada ventana hay instalado un motor oculto cuya función es, detalla Comino, “cerrar 9 puntos internos de la carpintería de vidrio para que no se escape el aire y así quede totalmente sellado herméticamente”.

También hay que añadir el vidrio solar fotovoltaico instalado en la puerta de entrada al edificio, que tiene una capacidad de 250 vatios pico y todavía está en fase de pruebas. “Calienta un acumulador térmico que templa un pequeño depósito de agua en días de Sol”, explica Jordi Rabat, también socio fundador de Wattia Innova. Rabat también destaca el aislamiento de 8 cm con el que cuenta toda la estructura del centro, que ha sido construido como si una caja de zapatos hermética se tratara.

Mención especial merece la ventilación cruzada. Si la temperatura del exterior no sube de los 29ºC y se registra una diferencia de presiones entre la cara sur y la cara norte, el sistema de control “abre las cuatro ventanas y el garaje. Una rejilla en la parte superior ventila la cara sur y la cara norte. ¿Qué conseguimos con esto? Tener una temperatura de 25,5ºC. Por tanto, no encendemos los sistemas de climatización si no conviene”.

La iluminación

Las áreas de trabajo se han distribuido de manera que siempre tengan luz solar. Para poder aprovechar la luz del Sol en las salas que quedan aisladas de las ventanas se han colocado unas aperturas verticales para facilitar el paso de la luz solar hacia las zonas oscuras y así se evita tener que abrir la luz durante gran parte del día.

Además, dispone de una iluminación a base de LEDs, con lo que gastan la mitad que un halogenuro, que se autorregulan gracias al protocolo DALI en función de la luz externa existente y permiten un 80% de ahorro.

No hay que olvidar que todos los nuevos edificios tendrán que tener un consumo casi nulo por normativa. Según la nueva directiva Europea 2010/31, a partir del 31 diciembre de 2020 todos los edificios de nueva construcción deberán tener un consumo casi nulo y los públicos lo tendrán que cumplir 2 años antes. Ello nos sitúa en 2018. EspaiZero cumple con estas exigencias 4 años antes.