TÉRMICO
El edificio LUCIA Lanzadera Universitaria de Centros de Investigación Aplicada-, en el Campus Universitario Miguel Delibes de la Universidad de Valladolid, se ha convertido en un edificio de referencia en materia de sostenibilidad, eficiencia, descentralización energética e impulso de la potencialidad energética local.
Un edificio de Energía nula y 0 emisiones de CO2 Se ha reducido la demanda energética para calefacción y refrigeración de 232 kWh/m2/año de demanda media en oficinas de esta zona climática, a 65,90 kWh/ m2/año. La demanda energética se satisface con energías renovables, logrando emisión cero de CO2 debido a los sistemas propios del edificio, y reduciendo la emisión de CO2 asociada al equipamiento del edificio en un 33%. Se constata que con arquitectura bioclimática se consigue limitar la demanda energética y obtener las condiciones óptimas que permiten completarla con energías renovables
Foto: Alfonso E. Caño
EDIFICIO LUCIA: Sostenibilidad, eficiencia y EERR
Sala de climatización
En el edificio se han desarrollado diseños, estrategias bioclimáticas, técnicas constructivas y sistemas de producción de energía que consiguen importantes reducciones en demandas de iluminación (61%), calefacción (90%) y refrigeración (41%), hasta obtener una demanda final de 82 kWh/ m2/año. La fuente de energía renovable principal es la biomasa. Se ha elegido siguiendo criterios de ahorro, eficiencia y sostenibilidad económica, social y medioambiental. La reducción de emisiones de CO2 que conlleva convierte esta construcción en un edificio autosuficiente energéticamente y de emisiones “0 CO2”.
Cómo construir un edificio de energía nula y cero emisiones Se consigue mediante la coordinación y coherencia entre diseño bioclimático, sistemas y tecnologías de eficiencia energética y el uso exclusivo de energías renovables producidas in situ (biomasa, solar y geotermia), de acuerdo con la Directiva 2010/31/EU. Lo primero que se ha buscado ha sido reducir el consumo de energía aplicando conceptos de diseño bioclimático: • Asegurar la máxima iluminación natural y el autosombreamiento en verano mediante pozos de luz y lucernarios orientados al sur y este, en combinación con aleros en las orientaciones soleadas, con lo que se logra reducir a la mitad la demanda eléctrica de iluminación y en un 24% las cargas de refrigeración del edificio. • En cuanto al aislamiento, los coeficientes de transmisión térmica utilizados (U=0,17 W/m2K en fachadas y U= 0,15 W/m2K en cubierta vegetal), y la eliminación de los puentes térmicos estructurales, limitan las pérdidas por transmisión y producen una gran inercia térmica interior, reduciendo la demanda de calefacción en un 91%. • El edificio presenta un factor de forma 0,37 m-1 para sus 5.920 m2 útiles acondicionados, un ratio difícilmente mejorable. La compacidad optimiza la relación entre la superficie envolvente y el volumen climatizado, reduciendo la primera.
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• El diseño abierto del aparcamiento y el pavimento permeable permiten ventilación e iluminación naturales, lo que reduce enormemente las demandas de iluminación, equipos anti-incendio, anti-CO2, etc. El pavimento filtrante proporciona un espacio abierto con vegetación autóctona bajo el edificio y adyacente a él con árboles de hoja caduca que contribuyen a crear microclimas. Esto, junto con la cubierta de sedum vegetal, reduce el efecto isla de calor.
Otras medidas por la sostenibilidad • Empleo de materiales con baja energía incorporada, de materiales reciclados y reciclables, y de recubrimientos de bajo contenido en elementos tóxicos volátiles (VOC). • Uso de materiales fotocatalíticos en el exterior del edificio para reducción activa de los contaminantes de zonas urbanas: NOx, etc. • Estudio de la gestión de los residuos en las fases de obra, uso y demolición y de los generados por la actividad. • Reutilización del agua de lluvia y del 100% de las aguas grises, tratadas y recicladas, en el sistema de saneamiento. • Plan de información y divulgación a usuarios y personal del edificio, y a agentes de la edificación y público en general, sobre aspectos bioclimáticos y de responsabilidad en el buen uso de la energía.
Mejorar la eficiencia de los sistemas • Medianta el control de la iluminación según ocupación y nivel de iluminación natural para ajustar los consumos a las necesidades en cada momento. • Con una climatizadora de aire primario de calificación energética A dotada de ventiladores plugfan (de rotor síncrono) y funcionamiento en caudal variable, con humidificación adiabática y recuperador de placas de 60% de eficiencia a 100% de caudal, que toma el aire del exterior o de un sistema de pozos canadienses (según convenga), con una filtración de eficacia F9 al tratarse de laboratorios.
TÉRMICO
Autosuficiencia energética con biomasa
Foto: Henar Sastre
• Mediante un sistema de fancoils de conductos a 4 tubos con válvulas de 2 vías en agua caliente y fría para trabajar en caudal variable de agua. Están conectados al sistema de control KNX del edificio, cambiando la temperatura de confort interior o apagándose cuando las estancias están ocupadas o vacías. Tras cada jornada, las temperaturas de confort se ajustan solas, evitando consumos excesivos por cambios en las programaciones manuales de los termostatos. • Instalando un sistema de bombeo de agua en caudal variable y consumo mínimo, gracias a las bombas dobles de alta eficiencia energética con variador de velocidad integrado y funcionamiento en paralelo, que bombean según las necesidades de cada fancoil. El muro produce 5.000 kWh/año, y permite sombrear estos espacios y generar una cámara ventilada durante las épocas de calor. Para prevenir el sobrecalentamiento de la cámara se han estudiado soluciones específicas de humectación que pueden reducir hasta 4 ºC la temperatura. Los lucernarios producen 5.500 kWh/año, y los propios vidrios fotovoltaicos filtran la fuerte incidencia de luz natural al interior favoreciendo la climatización del edificio en verano.
Minimizada la demanda, toda la energía que se consume en el edificio, incluida la requerida por el equipamiento, se consigue mediante energías renovables. El núcleo es un sistema de trigeneración (electricidad, calor y frío) con biomasa apoyado por una bomba de calor geotérmica tierraaire y por 80 kW de energía solar fotovoltaica integrada en lucernarios y doble piel de la fachada sur. Un gasificador de astilla forestal, desarrollado por la Fundación CIDAUT, cubre la mayor parte de las demandas eléctricas (100 kWe) y térmicas del edifico (180 kWt), Geotermia con un consumo de 100-125 kg/h. Una caldera de biomasa Como apoyo al sistema de ventilación y climatización se de 300 kW actúa como sistema de apoyo en caso de fallo han instalado tubos geotérmicos que, mediante el interdel cogenerador cambio energético tierra-aire, precalientan o enfrían el aire Para la producción de frío cuentan con una enfriadora según las estaciones antes de entrar en el circuito. Su aporde absorción de 176 kW, COP 0,7; y una enfriadora aguate de 25.000 kWh anuales reduce el consumo de electriciaire, solo frío, de 215 kW, COP 3,3, que actúa en caso de dad para acondicionar el aire interior. En el futuro se utilifallo de la absorción. zará este sistema a mayor escala. El reactor es de lecho fijo y downdraft, la tecnología más apropiada para aprovechar el gas pobre, por su baja generaMonitorización ción de alquitranes. El lecho es agitado mediante parrilla Un sistema SCADA controla de forma automática desde la giratoria refrigerada. Las cenizas de mayor contenido en central de producción de calor y frío, a la circulación de carbono y tamaño se reintroducen al reactor para maximiagua y los puntos de consumo interiores del edificio, siendo zar el rendimiento de transformación y minimizar la genela principal herramienta de ahorro energético del edificio, ración de residuos. programable y ajustable a los cambios de uso que se puedan Un ciclón separa las partículas contenidas en el gas podar en él. bre. Para refrigerarlo y limpiarlo de sustancias nocivas antes Además, se ha redactado un Plan de Medida y Verificade entrar a los motores se dispone de un sistema de 4 etapas ción para identificar, cuantificar y contabilizar las variaciode lavado mediante scrubbers independientes con desnebunes en el consumo debido a factores externos, para lo que se lizadores intermedios. El alquitrán extraído de la corriente ha dispuesto de contadores de energía en la caldera, el cogede gas es reintroducido de forma automática al gasificador nerador, la enfriadora, la máquina de absorción y del ACS; para minimizar los residuos. contadores de agua de ACS, climatización y reciclada; y de El biocombustible elegido es astilla forestal G-30 y 97 analizadores de redes distribuidos por el edificio. n G-50 y humedad inferior al 30%. El silo, que alimenta automáticamente al reactor y la caldera mediante un suelo Francisco Valbuena/Arquitecto UVA móvil. BIE24/1819/EX La electricidad se genera gracias a dos grupos motogeneradoResumen de la simulación energética res asíncronos adaptados al gas pobre. El control de los motores se DEMANDA ENERGÉTICA Emisiones de CO2 (kWh/m2) (kg CO2/m2) hace en lazo cerrado con sonda lambda permitiendo la adaptaLUCIA LUCIA LUCIA LUCIA Edificio Edificio Sistemas propios sin con sin con ción continua a las variaciones en REFER. REFER. del edificio: cogen. cogen. cogen. cogen. la carga requerida y en la compoRefrigeración 54.32 31.97 31.97 34.66 0.00 0.00 sición del gas pobre.
Sistemas fotovoltaicos Se integran en 3 espacios idóneos: en el muro tipo cortina de doble piel en la fachada sur-este, y en los dos lucernarios sobre las escaleras.
Calefacción
58.72
6.02
6.02
0.00
0.00
0.00
Electricidad
68.77
31.33
38.59
116.18
52.93
0.00
ACS Total (sin equipamiento)
5.24
5.24
5.24
0.00
0.00
0.00
187.05
74.56
81.82
150.84
52.93
0.00
Sus 7.500 m2 albergarán empresas de emprendimiento de alto nivel tecnológico. En la imagen: tomas de aire-pozos canadienses.
CONSUMOS Y COSTES El consumo de energía primaria del LUCIA, sin considerar el aporte de la cogeneración, es un 51% menor que el del edificio de referencia de ASHRAE, y un 24% menor aún considerando la cogeneración con biomasa. El Edificio LUCIA tiene 0 emisiones de CO2 debidas a los sistemas propios del edificio; y logra reducir la emisión de CO2 asociada al equipamiento del edificio en un 33%. El un coste de adquisición de la energía en el Edificio LUCIA es inferior en un 74% al del edificio de referencia de ASHRAE (incluyendo la cogeneración). El coste total del edificio, incluyendo las previsiones de equipamiento, es de 12,54 €/m2. La inversión ha sido de 8.225.000 € (IVA incluido), financiada por la Junta de Castilla y León y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional.
Simulación efectuada con el sistema DOE-2 y el programa EQUEST 3.64.
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