RESUMEN DEL PROYECTO DE FIN DE CARRERA: “Estudio para mejora de la eficiencia energética en
residencia universitaria en Le...
3. Auditoría energética
Visita a las instalaciones
Se realizaron tres visitas a las instalaciones en
los meses de Diciembr...
4. Propuestas de mejora en la instalación de
iluminación interior
Sustitución de luminarias actuales por nuevos
equipos LE...
la mejor opción era estudiar la implantación de un
sistema de energía solar térmica.
Se confirmó la viabilidad técnica de ...
Próxima SlideShare
Cargando en…5
×

Resumen del proyecto

76 visualizaciones

Publicado el

0 comentarios
0 recomendaciones
Estadísticas
Notas
  • Sé el primero en comentar

  • Sé el primero en recomendar esto

Sin descargas
Visualizaciones
Visualizaciones totales
76
En SlideShare
0
De insertados
0
Número de insertados
4
Acciones
Compartido
0
Descargas
0
Comentarios
0
Recomendaciones
0
Insertados 0
No insertados

No hay notas en la diapositiva.

Resumen del proyecto

  1. 1. RESUMEN DEL PROYECTO DE FIN DE CARRERA: “Estudio para mejora de la eficiencia energética en residencia universitaria en Leeds, Reino Unido “ Autor: Daniel Santana Pérez Tutor: Luis Fernando Martín Rodríguez Titulación: Ingeniería Industrial Escuela de Ingenierías Industriales y Civiles - Universidad de Las Palmas de Gran Canaria - Enero de 2016 1. Introducción En los últimos años, se ha puesto de manifiesto la necesidad de reducir el consumo energético a nivel global, con el fin de frenar el cambio climático y reducir el coste de la factura energética y la dependencia del exterior. Los edificios consumen aproximadamente un 40% de la energía consumida en la Unión Europea, por lo que el Reino Unido, junto al resto de países europeos, ha legislado en la dirección marcada por la Directiva 2012/27/UE para mejorar la eficiencia energética de los edificios. En este sentido, las organizaciones e instituciones públicas, como es el caso de las instituciones inglesas del sector de la Educación Superior (HEFCE), se han comprometido a una reducción del consumo energético y de las emisiones asociadas. La Universidad de Leeds, a través del Plan de Gestión de las Emisiones de Carbono, se ha fijado el objetivo de reducir las emisiones de carbono en un 35% en el año 2020, en comparación con los datos de 2006. Los edificios residenciales causan una buena parte del consumo energético de la Universidad de Leeds, según datos de la Universidad, en el 2006 el consumo eléctrico en las residencias constituía un 13% del total, y el consumo de gas un 74%. En este contexto surge la voluntad de mejorar la eficiencia energética dentro del Servicio de Residencias de la Universidad de Leeds, eligiéndose la Residencia Lupton ya que aunque es una de las residencias que mayor número de estudiantes y cuenta con un alto índice de consumo energético por estudiante, no se habían programado actuaciones a corto o medio plazo para mejorar su eficiencia energética. Se definieron los siguientes objetivos del proyecto: - Analizar el comportamiento energético del edificio en general, y de las distintas instalaciones y elementos relevantes para la eficiencia energética en particular. - Analizar el sistema de gestión energética de la residencia. - Evaluar, elegir y definir actuaciones para la mejora de la eficiencia energética, atendiendo a sus potenciales de ahorro y viabilidad técnica y económica. 2. Descripción del edificio Los 14 bloques que alojan a los estudiantes se encuentran en una parcela 30.000 m2 ubicada al noroeste de la ciudad de Leeds. Estas edificaciones son originarias de los años 60, de tres niveles sobre rasante cada uno, y con una distribución planta en forma de “T”, siendo la superficie interior de 720 m2 por bloque. Estos bloques alojan a un total de 630 estudiantes en habitaciones individuales. Cada planta ubica a tres clústeres habitacionales con 5 habitaciones, un lavabo con ducha y una cocina por clúster. Respecto a la envolvente térmica, los bloques cuentan con muros exteriores con cámara de aire a la que se ha realizado una infiltración de material aislante de poliestireno expandido con anterioridad. Por un lado, los forjados de la planta inferior están compuestos de una loza de cemento maciza, mientras que las cubiertas son de tipo inclinada con tejas de hormigón. La bajo-cubierta cuenta con una capa de aislamiento térmico añadida de 100mm de espesor en su perímetro, mientras que el espacio central, ocupado por el cuarto de instalaciones térmicas carece de dicho elemento. Las ventanas son de PVC con doble acristalamiento con espacio de 12 mm entre hojas. Por otro lado, las puertas exteriores son de madera, con gran parte de su superficie acristalada. El sistema de iluminación cuenta con lámparas fluorescentes y CFL. Además, los baños cuentan control de iluminación por sensor de presencia, mientras que los pasillos en zonas comunes tienen interruptores con temporizador. El sistema de calefacción y ACS se alimentan de sendas calderas de gas ubicadas en el espacio bajo- cubierta.
  2. 2. 3. Auditoría energética Visita a las instalaciones Se realizaron tres visitas a las instalaciones en los meses de Diciembre de 2014, Abril y Junio de 2015. Durante las mismas se entrevistó al personal de administración de la residencia Lupton, que facilitó el acceso a los bloques E y F para la inspección de la instalaciones, toma de mediciones, etc. Además se recogió información acerca de datos de ocupación, horarios de uso por parte de los usuarios, etc. Análisis del consumo energético y emisiones El estudio de los datos de consumos, proporcionados para el periodo 2011-2014 a partir de los contadores ubicados en cada bloque, concluye que el índice de consumo de energía anual media es de 320,11 kWh/m2 , siendo de 257,08 kWh/m2 para el consumo de gas natural y 63,03 kWh/m2 para electricidad. Se observa que en comparación con edificios de similares características a partir de los diferentes benchmarks del sector, la Residencia Lupton se encuentra con un mayor consumo energético por unidad de área lo que permite suponer que existe un significativo potencial de ahorro a nivel práctico. Respecto a el índice de consumo de emisiones, establecido en 83,49 kgCO2/m2 , también se considera alto comparado con otras residencias. Análisis regresivo del consumo de gas La aplicación del Método de los Grados-día permitió considerar el efecto de las fluctuaciones meteorológicas en el consumo de energía. Como se observa en la Figura 2, la ecuación de las líneas de rendimiento para cada periodo nos da información en forma de valores de pendiente (proporcionalidad entre grados-día y consumo) y ordenada en el origen (representa la carga base). Figura 2 - Método de los Grados-día El valor de la pendiente sugiere que el complejo residencial consume entre 601 y 686 kWh por cada grado-día extra. La carga base, correspondiente en este caso al consumo del sistema ACS, ya que el edificio no cuenta con cocinas de gas, osciló entre 82,7 MWh (2012/13) y 107,4 MWh (2011/12). El valor de R2 , que se sitúa entre 0,85 y 0,93, hace entender que la calidad de los datos registrados es buena. Simulación asistida por ordenador Ante la falta de medición del consumo por sub- sistema, se ha utilizado el programa de simulación energética eQuest para obtener los consumos específicos de cada instalación. Utilizando la interfaz de usuario se realizó la construcción del edificio modelo, en el que se incluyen sus dimensiones, características constructivas, sistemas energéticos, patrones de ocupación, etc. Posteriormente, se calibró el modelo, comparando los valores de consumo energético mensual medidos con los simulados. La Tabla 1 recoge los resultados, observándose los valores para cada sub-sistema consumidor de energía. Sistema Consumo anual Calefacción 1 506 865 A.C.S. 1 065 835 Consumo de Gas Natural 2 572 700 Iluminación interior 283 682 Cargas exteriores 31 416 Ventilación 29 960 Equipos de bombeo 17 710 Cargas interiores 250 712 Consumo de Electricidad 613 480 TOTAL 3 186 180 Tabla.1 - Consumo energético anual simulado (kWh 0 50 100 150 200 250 300 Residencia Lupton - Datos medidos CIBSE TM 46 - General accomodation HEEPI - Fossil heated - Typical CIBSE Guide F - Education residential flats - high CIBSE Guide F - Education residential flats - low HEEPI - Fossil heated - Good HEEPI - Fossil heated - Best Electricidad Gas Figura 1 - Comparativa de benchmarks y = 601.75x + 107391 R² = 0.915 y = 632.26x + 82723 R² = 0.9298 y = 685.98x + 85736 R² = 0.8529 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 0 100 200 300 400 500 kWhGaspormes Grados día de calefacción por mes 2011/12 2012/13 2013/14
  3. 3. 4. Propuestas de mejora en la instalación de iluminación interior Sustitución de luminarias actuales por nuevos equipos LED Con el objetivo de reducir la potencia del sistema manteniendo a su vez unos niveles de iluminación adecuados, se propone instalar un total de 2310 nuevos equipos LED. Figura 3 - Potencia de iluminación nuevos equipos El sistema de iluminación propuesto con las nuevas luminarias consumiría 157.206 kWh al año; es decir, un 44% menos comparado con el sistema actual, lo que supone un ahorro energético anual de 126.476 kWh. Instalación de sistemas de control de la iluminación Para conseguir un ahorro energético adicional cuando las estancias están vacías o reciben suficiente cantidad de luz natural, se propone instalar un sistema de control de la iluminación, en las cocinas, habitaciones y pasillos interiores, que no contaban con ningún sistema de control. La Tabla 2 presenta la relación de los 1008 equipos de control a instalar. El sistema elegido es compatible con las luminarias elegidas para reemplazar a los equipos actuales. Estancia Control actual Control propuesto Controles a instalar Cocina Ninguno Sensor ocupa. + luz diurna 126 Baño Sensor ocupación Sin cambios 0 Pasillo interior Ninguno Sensor ocupación 252 Habitación Ninguno Sensor ocupa. + luz diurna 630 Pasillo común Interruptor con Temporizador Sin cambios 0 Total 1008 Tabla 2 - Sistemas de control para la instalación propuesta El consumo total del sistema de iluminación con las medidas combinadas resulta de 124.626,6 kWh/año, equivalente a 64.432 kg de CO2, lo que supone una reducción del 56,1% respecto al sistema actual. En términos económicos, el coste estimado de los nuevos equipos LED y sistemas de control sería de £250.947,90 por lo que el plazo de recuperación de la inversión o payback es de 9,2 años. 5. Propuestas de mejora en la envolvente térmica Instalación de aislamiento térmico en el espacio bajo-cubierta En la zona perimetral, se ha optado por la instalación de un total de 3178 m2 de lana mineral natural de 150 mm de espesor, y resistencia térmica 3,4 m²K/W. Por otro lado, para el cuarto de instalaciones térmicas, se ha optado por la instalación de 490 m2 de paneles rígidos de espuma de poliisocianurato (PIR), de 85mm de espesor y resistencia térmica de 3,4 m²K/W. Se calcularon unos ahorros aproximados anuales de 128.054 kWh, equivalentes a 27.660 kg de CO2, una reducción del 9% respecto al sistema original. La medida cuenta con un coste de £47.905,06 teniendo un plazo de recuperación de la inversión de 8,9 años. Instalación y renovación de los elementos de sellado de puerta exterior Para mejorar la estanqueidad en las entradas, se propone la revisión de los elementos de sellado en el marco de las puertas exteriores así como la instalación, en el umbral de las mismas, de un sistema de sellado avanzado. La medida cuenta con un coste de £363,30. 6. Aprovechamiento de energías renovables para instalaciones térmicas Se consideraron las distintas tecnologías para sustituir el uso de gas natural de forma total o parcial mediante el aprovechamiento de energías renovables para el sistema de calefacción y ACS, teniendo en cuenta asimismo las recomendaciones del plan de reducción de emisiones de carbono de la Universidad de Leeds. Tras descartarse el uso de biomasa y de bombas de calor, debido a que solo se consideran como opción viable económicamente para la sustitución de sistemas eléctricos, se concluyó que 70434 47124 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 Potencia lámparas - Sistema actual Potencia equipos LED - Sistema propuesto
  4. 4. la mejor opción era estudiar la implantación de un sistema de energía solar térmica. Se confirmó la viabilidad técnica de la medida, ya que el tejado cuenta con una inclinación de unos 30o , con zonas orientadas hacia el sur, aproximadamente 50 m2 en cada bloque. Sin embargo, aunque de acuerdo con la simulación realizada esta medida supondría una reducción del consumo de gas de hasta 260.873,6 kWh anuales (32% del total), esta contaría con un plazo de recuperación de la inversión superior a los 43 años, considerablemente superior al tiempo de vida de los captadores, por lo que quedaría descartada su viabilidad económica. 7. Propuestas de mejora que no requieren inversión económica Reducción de la temperatura de control máxima del sistema de calefacción Se propone la reducción en un grado de la temperatura de control máxima del sistema de calefacción. La reducción propuesta de un grado conllevaría unos ahorros anuales de 152.015 kWh y 32.835,4 kg de CO2 emisiones anuales asociadas, lo que supondría una reducción del 11,2% en consumo energético del sistema de calefacción. Reducción de la temperatura en el calentador de A.C.S. Se propone la reducción de la temperatura a 60o C en los calentadores, siempre y cuando continúe el programa de monitorización y prevención la Legionella, garantizando que no existan en el sistema de distribución tramos donde la temperatura es inferior a los 50o C. En ese caso se podrían conseguir ahorros anuales cercanos al 2% en el consumo de gas por parte del sistema de A.C.S., o lo que es lo mismo, un ahorro anual de 20.556 kWh, equivalentes a 4.440 kg de CO2. 8. Creación de un plan de gestión energética Finalmente, como principal recomendación para acciones futuras se ha establecido la necesidad de crear por parte de la administración un plan de gestión energética adaptado a las peculiaridades de la residencia, y que contemple las siguientes acciones: - Planificar una gestión energética basada en la mejora continua. - Nombrar responsables de la gestión energética, incluyendo tanto a empleados como a residentes. - Definir unos objetivos de techo del gasto energético que motiven las actuaciones de mejora y la gestión energética. - Estudiar la implantación de un sistema de medición inteligente. - Llevar a cabo un control del consumo energético eficiente. - Lanzar una campaña de comunicación que tenga en cuenta los factores que fomentan la motivación y participación de los usuarios. 9. Conclusiones Tras haber analizado en profundidad el comportamiento energético del edificio, así como el estado y características de las instalaciones consumidoras de energía, se han establecido una serie de medidas a aplicar para mejorar la eficiencia energética del mismo. Respecto a las medidas que suponen una inversión económica, y tras descartar el aprovechamiento de energías renovables, se han diseñado intervenciones en el sistema de iluminación y la envolvente térmica, con una duración programada de las obras de 3 meses y un presupuesto de ejecución material de £308.192,72. Se han establecido además propuestas que no requieren inversión económica para los sistemas de calefacción y A.C.S. Finalmente como principal recomendación para acciones futuras se ha establecido la necesidad de crear por parte de la administración un plan de gestión energética para mejorar el control sobre el consumo y fomentar la motivación y participación de residentes y trabajadores.

×