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Análisis del potencial de la contabilización de consumos individuales como estrategia para la reducción del consumo energético en bloques de viviendas. Jon Terés Zubiaga

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Análisis del potencial de la contabilización de consumos individuales como estrategia para la reducción del consumo energético en bloques de viviendas. Jon Terés Zubiaga

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Congreso Europeo sobre Eficiencia Energética y Sostenibilidad en Arquitectura y Urbanismo (EESAP 9) y Congreso Internacional de Construcción Avanzada (CICA 2).
Martes:11 de Septiembre
Comunicaciones:
Análisis del potencial de la contabilización de consumos individuales como estrategia para la reducción del consumo energético en bloques de viviendas. Jon Terés Zubiaga

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Análisis del potencial de la contabilización de consumos individuales como estrategia para la reducción del consumo energético en bloques de viviendas. Jon Terés Zubiaga

  1. 1. Análisis del potencial del reparto individualizado de costes como estrategia para la reducción del consumo energético en bloques de viviendas Analysis of the potential of individual metering and charging as strategy for the reduction of energy consumption in multifamily buildings Jon Terés Zubiaga, Estíbaliz Pérez Iribarren, Iker González Pino, José María Sala, Manuel Heredia de la Vega
  2. 2. Directiva 2012/27/EU, relativa a la eficiencia energética Con el objetivo de actualizar el marco legal en materia de eficiencia energética para llegar a 2020 con un ahorro del 20 % en el consumo de energía primaria, y en conseguir nuevas mejoras de la eficiencia energética más allá de 2020. Está dirigida a crear un marco común para fomentar la eficiencia energética y establecer acciones concretas que lleven a la práctica algunas de las propuestas incluidas en el Plan de Eficiencia Energética 2011. Una de las propuestas incluye la implementación de sistemas individualizados de contabilización de consumos de sistemas centralizados de calefacción, refrigeración y ACS (artículo 9): “…individual consumption meters shall also be installed by 31 December 2016” “…where technically feasible and cost efficient”. INTRODUCCIÓN CONTEXTO METODOLOGÍA RESULTADOS CONCLUSIONES Introducción
  3. 3. INTRODUCCIÓN CONTEXTO METODOLOGÍA RESULTADOS CONCLUSIONES Contexto en España 1981 • Aprobación RICCACS • Establece que todas las instalaciones centralizadas de calefacción deben configurarse con circuitos en anillo. 1998 • RITE 98 • Establece la obligatoriedad del contaje individualizado de consumos en todos los nuevos edificios con sistemas centralizados. 2007 • RITE 07 • Considera los sistemas de individualización de consumos como “medidas de ahorro” y recomienda su instalación en instalaciones existentes, si bien es de carácter voluntario (60% de votos de la comunidad) … • Directiva 2012/27/UE • Establece la obligatoriedad del contaje individualizado de consumos también en los edificios existentes. Aún no está el RD que la transpone (EN FASE DE BORRADOR)
  4. 4. Sistemas de reparto individualizado de costes Sistema de calefaccióny/o ACS CALEFACCIÓN FUEL ACS Energía Auxiliar Mantenimiento y operación €(2) € (1) €(3) €(4) Posibilidades de reparto de costes: 100% directamente proporcionalal consumo 100% Independiente del consumo Reparto en base a superficie o cuota de participación % Coste fijo: (Mantenimiento, pérdidas e ineficiencias…) % Variable: directamente proporcional al consumo SCCI CALOR “ÚTIL” kWh (?) m3 (?) Posibilidades de medida (en calefacción): - Contadores de energía: caudal y salto de temperaturas en el circuito de calefacción - Repartidores de costes: montados en cada radiador que miden el calor emitido - Reparto de costes en base a la temperatura interior Ineficiencias Pérdidas en el circuito de calefacción Pérdidas en el circuito de ACS Aspectos recurrentes y dilemas: cómo fijar el coste fijo y variable, Split-incentives, flujos de calor entre viviendas, ubicación relativa de las viviendas en el edificio, ganancias “gratuitas” desde elementos comunes, efectos en el IAQ… INTRODUCCIÓN CONTEXTO METODOLOGÍA RESULTADOS CONCLUSIONES
  5. 5. INTRODUCCIÓN CONTEXTO METODOLOGÍA RESULTADOS CONCLUSIONES - Sus inicios se remontan al desarrollo de los sistemas de calefacción y ACS centralizado (a partir de 1920 en Europa). En algunos países se optó por reparto independiente del consumo (Suecia). Otros como Alemania exploraron fórmulas de vincular el reparto al consumo. - Su implementación desde entonces se ha dado en diversos países y a distintos niveles: Alemania (obligatorio desde 1981), Austria (1992), Suiza (1999), Dinamarca (1999)… - Según revisión bibliográfica, pueden implicar reducciones en el consumo de entre el 10-20% (T. Cholewa y Siuta-Olcha, 2015) o hasta el 40% (Siggelsten y Hanson 2010). - La gran mayoría de los estudios, en contextos de inviernos con alta severidad climática: 2088 HDD 2453 HDD 2453 HDD 1538 HDD 2965 HDD 932 HDD - Lublin, (Polonia): Cholewa, Siuta-Olcha (2015) - Poznan, (Polonia): P. Michnikowsky (2017) - Suecia: Siggelsten et al (2010, 2013, 2014) - Lund, (Suecia):Dahlblom et al (2015) - Malmö, (Suecia): Siggelsten et al (2014) - Reino Unido: Morgenstern et al (2015) - Copenhague, (Dinamarca): Andersen et al (2016) - Climas más templados: ? Origen y contexto en Europa OBJETIVO
  6. 6. INTRODUCCIÓN CONTEXTO METODOLOGÍA RESULTADOS CONCLUSIONES Caso de estudio Localización: Bilbao Año de construcción: 1985 142 viviendas – 13375 m2
  7. 7. INTRODUCCIÓN CONTEXTO METODOLOGÍA RESULTADOS CONCLUSIONES Caso de estudio Fachada: Doble hoja de ladrillo con 5 cm de aislamiento térmico (U=0,55 W/m2.K) Ventanas: Doble vidrio con marco de madera
  8. 8. INTRODUCCIÓN CONTEXTO METODOLOGÍA RESULTADOS CONCLUSIONES Caso de estudio Sistema de generación de calor: 3 calderas de gasóleo (2 x 750 kW + 350 kW). ACS y calefacción Operación y distribución de los costes de la instalación 1. Hasta junio 2015 • Reparto independiente del consumo • Calefacción: 13:30 (16:00) - 22:00 • Disponibilidad de ACS: 4:00 – 00:00 2. Desde junio 2015 • Reparto dependiente del consumo (fijo + variable) • Disponibilidad de calefacción: 7:00 - 22:00 • Disponibilidad de ACS: 4:00 – 00:00
  9. 9. INTRODUCCIÓN CONTEXTO METODOLOGÍA RESULTADOS CONCLUSIONES Diseño de experimentos Posibilidades de análisis 1. Edificio(s) análisis Vs. Edificio(s) de control 2. Edificio análisis. Estudio pre- y post- intervención Parámetros y variables de estudio - Objetivo: analizar el efecto del SCCI en el consumo energético del edificio  consumo de gasóleo - ¿Qué parámetros afectan a dicho consumo? Ganancias internas Ganancias solares Pérdidas por la envolvente Infiltración y ventilación Comportamiento de las personas usuarias (operación sistema, comportamiento adaptativo…) Características físicas del edificio (construcción, geometría…) + Condiciones climáticas SCCI EDIFICIO ANÁLISIS SCCI PRE POST? SCCI PRE POST EDIFICIO(S) CONTROL PRE POST ? ? EDIFICIO ANÁLISIS ?
  10. 10. INTRODUCCIÓN CONTEXTO METODOLOGÍA RESULTADOS CONCLUSIONES Análisis y tratamiento de datos Estudio pre- y post-intervención Se deben plantear una metodología que permita dar solución a dos problemas: 1. El consumo de gasóleo está determinado por la demanda de ACS y de calefacción, y los datos de los que se disponen son consumos totales: 2. Mientras que el consumo de ACS es independiente de las condiciones climáticas de un año dado, el de calefacción se va a ver afectado significativamente por las condiciones meteorológicas, y estas varían a lo largo de los años: META 1. OBTENER VALORES DESAGREGADOS DE CALEFACCIÓN Y ACS META 2. OBTENER VALORES DE CONSUMO NORMALIZADOS QUE PERMITAN COMPARAR DISTINTOS AÑOS
  11. 11. INTRODUCCIÓN CONTEXTO METODOLOGÍA RESULTADOS CONCLUSIONES Valores mensuales desagregados 1ª opción: Tomar como referencia de consumo de ACS constante anual los valores del mes de agosto. 2ª opción: Tomar como referencia de consumo de ACS constante para los meses de invierno el consumo en calderas registrado el último periodo sin calefacción previo a ese invierno (utilizando HDD) Consumo final de calefacción y ACS desde septiembre de 2015 hasta septiembre de 2017, según las medidas de contadores individualizados en viviendas
  12. 12. INTRODUCCIÓN CONTEXTO METODOLOGÍA RESULTADOS CONCLUSIONES Valores mensuales desagregados Flujo de trabajo 1. Selección del consumo ACS referencia y cálculo de consumo diario promedio 2. Calculo de consumo de ACS para cada periodo. Valor promedio diario para ese periodo multiplicado por el número de días 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝐶𝐶𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔,𝑛𝑛( 𝑙𝑙 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 ) � 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔( 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 𝑙𝑙 ) 𝑛𝑛 ( 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 ) 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝐶𝐶𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐( 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 ) � 𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝑚𝑚 ( 𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔 − 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 ) 𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝑛𝑛 ( 𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔 − 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 ) 3. Cálculo de consumo de calefacción para cada periodo. Diferencia entre el consumo total registrado y el consumo de ACS calculado para dicho periodo. 4. Distribución diaria del consumo de calefacción. En base a grados día 1. 4. Periodos irregulares
  13. 13. INTRODUCCIÓN CONTEXTO METODOLOGÍA RESULTADOS CONCLUSIONES Valores mensuales desagregados
  14. 14. INTRODUCCIÓN CONTEXTO METODOLOGÍA RESULTADOS CONCLUSIONES Consumos de calefacción normalizados Para obtener un análisis significativo de la comparativa del consumo de calefacción pre- y post- intervención debe tenerse en cuenta la variabilidad de las condiciones meteorológicas consumo de calefacción normalizado respecto a los grados-día de calefacción método frecuentemente utilizado en otros estudios, e.g. T. Cholewa y A. Siuta-Olcha (2015) 𝐶𝐶𝑛𝑛 𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛(𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘/𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻) = 𝐶𝐶𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐,𝑛𝑛(𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘) 𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝑛𝑛 (𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻)
  15. 15. INTRODUCCIÓN CONTEXTO METODOLOGÍA RESULTADOS CONCLUSIONES Resultados - Se obtienen valores similares de consumo normalizado para las dos temporadas anteriores a la instalación del SCCI (586,04 kWh/HDD y 602,41 kWh/HDD; Valor promedio: 593,32 kWh/HDD). - Tras la implementación del SCCI, 514,88 kWh/HDD y 476,67 kWh/HDD (Si se omite marzo y abril, 558.95 kWh/HDD*); valor promedio: 488,93 kWh/HDD (533,76 kWh/HDD*). REDUCCIÓN EN EL CONSUMO NORMALIZADO DE CALEFACCIÓN: 16% (9%*)
  16. 16. INTRODUCCIÓN CONTEXTO METODOLOGÍA RESULTADOS CONCLUSIONES Discusión Además de la instalación del SCCI (y las válvulas de zona y termostato en cada vivienda): - Se instalaron bombas de caudal variable - Medidas dirigidas a aumentar el confort de las viviendas (mayor tiempo de disponibilidad de calefacción y ACS) - Según la literatura, la curva de aprendizaje de estos sistemas es de 3 años (se presentan los resultados de los dos primeros) Sistema de calefaccióny/o ACS CALEFACCIÓN FUEL ACS Energía Auxiliar Mantenimiento y operación €(2) € (1) €(3) €(4) kWh (?) m3 (?) Ineficiencias Pérdidas en el circuito de calefacción Pérdidas en el circuito de ACS REDUCCIÓN EN EL CONSUMO NORMALIZADO DE CALEFACCIÓN: 16% (9%*)
  17. 17. INTRODUCCIÓN CONTEXTO METODOLOGÍA RESULTADOS CONCLUSIONES Conclusiones y próximas líneas de trabajo Los resultados confirman que el contaje individualizado repercute en la reducción del consumo energético en la instalaciones centralizadas  Efecto reseñable también en climas más templados Su reducción se fundamenta en la modificación del comportamiento del usuario/a El SCCI debe ir acompañado de elementos que permitan a la persona usuaria actuar sobre la operación del sistema (Termostatos, válvulas de cierre…) Teniendo en cuenta la curva de aprendizaje, y que una parte importante del territorio en España tiene unos inviernos igual o con mayor severidad climática que el caso de estudio analizado, presenta un potencial de ahorro significativo. ¿Qué parte del ahorro se debe a la optimización del uso del sistema y qué parte a la reducción de las condiciones térmicas interiores?¿Cómo afecta a las condiciones de temperatura interior? Relación con pobreza energética. ¿Cómo hacer el reparto de costes de forma justa? ¿Cómo contabilizar pérdidas, efectos de ubicación y otros elementos mencionados en la literatura? Análisis detallado del sistema.
  18. 18. INTRODUCCIÓN CONTEXTO METODOLOGÍA RESULTADOS CONCLUSIONES Más información: Un estudio incluyendo una revisión bibliográfica sobre los SCCI, análisis económico y análisis de sensibilidad se ha publicado recientemente: J. Terés-Zubiaga, E. Pérez-Iribarren, I. González-Pino, J.M. Sala (2018) “Effects of individual metering and charging of heating and domestic hot water on energy consumption of buildings in temperate climates. Energy Conversion and Management, 171C, 491-506. Conclusiones y próximas líneas de trabajo
  19. 19. INTRODUCCIÓN CONTEXTO METODOLOGÍA RESULTADOS CONCLUSIONES Agradecimientos La presente comunicación es fruto de un estudio realizado con la financiación del Gobierno Vasco, a través del Programa Eraikal del Departamento de Medio Ambiente, planificación territorial y vivienda (convocatoria 2015). Los autores quieren también agradecer la colaboración de las empresas Saincal e Ista por el suministro de material, información y datos del edificio utilizado como caso de estudio y del sistema de contadores de energía implementados.
  20. 20. Muchas gracias / Eskerrik asko / Thank you jon.teres@ehu.eus www.ehu.eus/enedi

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