Ahorro, eficiencia energética y medición de consumos.

 Las claves de un modelo sostenible. SOLUCIONES INTEGRADAS CON EL SISTEMA KNX

La evolución de los países desarrollados ha ido paralela a una creciente demanda de energía, recurso necesario para satisfacer necesidades de transporte, confort, producción industrial o servicios básicos. Este exponencial crecimiento de la demanda de energía se empezó a calificar como de insostenible hace ya unos años. Fruto de ello, se adoptaron acuerdos internacionales para reducir el consumo mundial de energía y sus efectos negativos, como la emisión de gases que provocan el calentamiento global por efecto invernadero, como el CO2.

Este artículo explica cómo interactúan los sistemas de medición de energía con la tecnología de automatización KNX, y analiza la estrategia para conseguir el mayor ahorro posible.

  1. Factores clave en torno al consumo energético

Un primer factor importante es la concienciación de los usuarios del edificio. Si hablamos del sector residencial, está claro que éstos van a tener un mayor cuidado con el ahorro energético, porque es el propio usuario de las instalaciones el que abona la factura. Pero en el sector terciario (oficinas, hoteles, etc.) resulta más complicado sensibilizar a los usuarios en el uso racional de la energía, ya que normalmente no son ellos quienes abonan la factura.

Otro aspecto clave es la creciente implantación de sistemas de automatización para el control de iluminación, climatización, persianas, etc., que ofrecen un importante ahorro energético, y cuyos beneficios se mantienen estables a lo largo de los años.

El primer paso para ahorrar energía es tener información sobre el consumo energético en el momento en que se está produciendo. Una correcta medición nos da la posibilidad de tomar medidas inmediatas para corregir desajustes en el consumo y evitar una factura abultada. Porque, una vez llega la factura, ya es demasiado tarde para saber en qué y cuándo hemos gastado nuestro dinero. Abordemos, entonces, estas cuestiones por separado.

  1. El factor humano en el ahorro de energía

Supongamos dos edificios iguales, A y B, construidos uno junto al otro. Si los ocupantes del edificio A tienen más conciencia de ahorro que los del B mantendrán la climatización en temperaturas más razonables, gastarán menos agua y optimizarán el uso de la iluminación. Seguramente, una campaña de concienciación sobre los ocupantes del edificio B, a la vista de los resultados comparativos con sus vecinos, tendría su efecto en el comportamiento, con el consiguiente ahorro de energía.

Pero este ejemplo no es más que una situación ideal, y por tanto carece de valor como premisa inicial de trabajo. ¿Qué podemos hacer entonces para controlar el gasto? Pues bien, desde hace poco tiempo existe la figura del gestor energético de edificios. Para conseguir la máxima efectividad, el gestor energético debe contar con herramientas tecnológicas que le permitan llevar a cabo su labor de forma eficiente. Y la primera de ellas debería ser la medición y presentación de datos en tiempo real.

  1. Medición en tiempo real, primera medida para ahorrar

El hecho de disponer de una medición parcializada y en tiempo real permitirá al gestor analizar los hábitos de los usuarios, proponerles medidas y analizar resultados al día siguiente. De esta forma es mucho más sencillo concienciar y demostrar que un pequeño gesto puede proporcionar un gran ahorro.

Pero si nos quedamos aquí, seguramente estaremos perdiendo gran parte de la potencia de ahorro que poseemos, por dos razones:

  • Si la instalación eléctrica es convencional, los usuarios quedarán limitados a unas actuaciones en concreto.
  • Cuando transcurra un tiempo, puede que los usuarios relajen sus costumbres y regresemos paulatinamente a los consumos anteriores a la actuación. Los beneficios probablemente no se van a mantener en el tiempo.

Para garantizar el éxito y la continuación de los ahorros en el tiempo, lo ideal es dotar al edificio de un sistema de control de instalaciones. Uno de los más implantados en todo el mundo es el protocolo estándar KNX.

  1. El sistema de automatización KNX y su aportación a la eficiencia energética

Un sistema como KNX garantiza un alto ahorro energético con funciones como detección de presencia, control horario o regulación automática de iluminación. Sus beneficios no solo serán palpables en la factura energética del edificio o vivienda, sino que, si se contempla en la redacción del proyecto, ayudará a mejorar la calificación energética del edificio.

KNX (gráfico 1) es un protocolo compatible entre más de 100 fabricantes, respaldado por la normativa europea EN 50090 y las normas ISO. Ofrece una solución integral para el control en edificios y viviendas. El sistema está basado en una topología de bus descentralizado, en la cual sensores y actuadores se comunican entre sí mediante un par trenzado.

Gráfico 1. Diagrama sistema KNX

Cada componente del sistema va dotado de una inteligencia. Cuando se acciona cualquiera de los pulsadores se envía un telegrama que será recibido por todos los actuadores del sistema, pero solo el que tenga la dirección de destinatario será el que ejecute la orden. Sin necesidad de elemento central.

La programación se lleva a cabo mediante el software ETS, único y válido para todos los fabricantes, lo que simplifica significativamente la tarea de puesta en marcha si se utilizan componentes de distintas marcas. Cada fabricante certifica sus productos a través de KNX Association, obteniendo así el sello KNX, que garantiza perfecta compatibilidad de ese componente con todos los que existan en el mercado. Esto significa:

  • Simplificación del cableado de control.
  • Independencia entre los distintos componentes de la instalación.
  • Mayor grado de fiabilidad.
  • Flexibilidad y facilidad de ampliación.
  • Reducción de costes de instalación y mantenimiento.
  • Toda la información disponible en cualquier punto del sistema.

 

El detector de presencia KNX

Cuando se trata de abordar el ahorro energético en iluminación y climatización, un detector de presencia de techo KNX se convierte en pieza clave (foto 2). Permite mantener las luces encendidas y la climatización conectada en la zona mientras hay presencia. Cuando se abandona la estancia se inicia un primer tiempo de retardo, después del cual se apaga la luz. Puesto que la temperatura ambiente tiene una cierta inercia y no es conveniente que la climatización se conecte y desconecte en cortos intervalos de tiempo, la calefacción solamente se reducirá unos 10 minutos después de dejar de detectar presencia.

Foto 2. Detector de presencia y regulador automático de iluminación

Cuando la persona regresa la temperatura de consigna de climatización vuelve a su nivel de confort. Asimismo, la luz se enciende, siempre y cuando la luminosidad ambiente que proporciona la luz natural esté por debajo de un determinado nivel. Si la iluminación es regulable, el sensor de luminosidad que el detector lleva integrado es capaz de ajustar automáticamente el nivel de luz a un valor consignado, regulando la iluminación interior en función del aporte de luz exterior.

 

El controlador de climatización KNX

En lo referente al control de climatización, KNX dispone de una amplia gama de controladores con posibilidad de establecer un control PI de la climatización, ajustando al máximo la temperatura real del ambiente al valor consignado.

Estos controladores ofrecen varios modos de funcionamiento que permiten controlar las consignas desde cualquier otro sensor del bus, tal como un detector de presencia, para lograr una máxima eficiencia energética. Algunos modelos disponen de display informativo y pulsadores integrados para manejar otras funciones, como iluminación o persianas motorizadas.

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El ahorro energético en climatización se puede apoyar de forma eficiente en el control de los cerramientos. Se trata de que el sistema pueda manejar de forma automática persianas y toldos para permitir que entre el calor del sol en invierno, e impedir su paso en verano.

 

Situación de invierno

El sistema de climatización estará en modo invierno, para calefacción. En este estado se encontrará el controlador de estancias, quien lo traspasará también al actuador de persianas. Para simplificar, supondremos que el control se lleva a cabo en una sola fachada. Cuando el sensor de luminosidad detecte que la luz natural está por encima de un determinado umbral, enviará esa información al actuador de persianas, que a su vez dispone de la información de que el sistema está en modo invierno. Esta situación será juzgada por el actuador como favorable para recoger calor para el interior del edificio, y dará la orden de recogida de persianas o toldos. Al anochecer, cuando la luminosidad descienda por debajo de un determinado umbral, podrá bajar las persianas para evitar pérdidas de calor por radiación.

 

Situación de verano

A la vez que el controlador de estancias, el actuador de persianas habrá recibido la información de que el sistema se encuentra en modo verano y cambiará su lógica de funcionamiento. En este caso, cuando reciba la señal del sensor indicando que la luminosidad está por encima de un determinado umbral, quedará preparado para bajar las persianas, evitando así un calentamiento excesivo del interior del edificio que haga necesario un gasto adicional en refrigeración.

  1. Estrategia de implantación de sistemas de medición y ahorro

Una vez analizadas las necesidades del edificio, se llegará al punto en que se requiere una inversión económica inicial para obtener el posterior ahorro de energía. Si se desea abordar una intervención integral desde el principio, el montante de la inversión puede hacer que la propiedad aplace su decisión o simplemente rechace la propuesta. Así pues, la estrategia que aquí se propone se basa en hacer una pequeña actuación al principio, obtener resultados, y basar las actuaciones futuras en la reinversión de ahorros previamente obtenidos. De esta forma, el propietario no debe afrontar de inicio una inversión significativa, e irá invirtiendo a medida que vea los resultados, lo cual es más gratificante y seguro. Los pasos a seguir son los que se muestran en el gráfico.

Gráfico 4. Estrategia de análisis de consumos e implantación del sistema

El proceso empezaría con un estudio inicial del edificio y del uso que se hace de sus instalaciones, para seguidamente instalar medidores de consumos, de forma parcializada, que nos permitan saber en qué y cómo estamos gastando la energía. Para eso es necesario contar con dos recursos:

  • Por un lado, un hardware de medición: contadores de electricidad, gas, etc. La tecnología KNX ya incorpora en su oferta medidores integrados de diferentes fabricantes que pueden realizar esta función.

Foto 5. Medidor de energía KNX

  • Seguidamente necesitaremos algún tipo de herramienta informática donde se almacenen los datos recogidos durante un período de tiempo y que permita al gestor energético realizar un análisis de forma sencilla. Este análisis pasará por evaluar el consumo energético en función de horarios, de la superficie iluminada o volumen calefactado, e incluso una comparación entre diferentes plantas de un mismo edificio, o de este edificio con respecto a otros.

Esta parte del análisis de datos puede resultar muy compleja por la gran cantidad de información de que se puede llegar a disponer. Así, es de vital importancia contar con una herramienta adecuada. Básicamente existen dos opciones:

  1. Contar con un software de visualización instalado en local, donde podamos ver gráficos de consumo, exportar tablas a Excel, etc. Esto suele ser suficiente para una primera etapa donde se requiera empezar a analizar consumos y para casos donde estemos actuando sobre un edificio en concreto .

Foto 6. Software de visualización KNX

 

  1. Si se requiere un seguimiento continuado en el tiempo, y se va a generar gran cantidad de información, o bien no se trata de gestionar un solo edificio sino un conjunto de ellos -como por ejemplo una cadena de tiendas, oficinas bancarias, etc.- la solución de instalar un software local no suele ser suficiente. Debemos entonces recurrir a una solución basada en recogida de datos en local para después tratarlos en la “nube”. KNX dispone de conexión directa con algunas de estas plataformas .

Gráfico 7. Plataforma de análisis de datos energéticos

Este tipo de plataformas especializadas suelen ofrecer una potente herramienta de análisis de datos con la que se puede evaluar, por ejemplo, el consumo en climatización teniendo en cuenta las temperaturas externas registradas por los servicios de meteorología; o el ratio de consumos comparando diferentes establecimientos que sean similares en cuanto a su uso, pero teniendo en cuenta las dimensiones y actividad de cada uno, las tarifas eléctricas o de gas que se tengan contratadas, etc.

Una vez tengamos implementado el sistema de medición y análisis de datos, el siguiente paso será -después de un tiempo- analizar los resultados y proponer cambios en la conducta de los usuarios: y tal vez una mínima actuación a nivel de automatización. Seguidamente continuaremos midiendo, y al cabo de un tiempo veremos el ahorro obtenido. Es el momento de proponer al cliente una actuación en el campo de la automatización, de forma que la pueda ir realizando progresivamente, según vaya obteniendo resultados. Se trata de una reinversión del ahorro obtenido.

De esta forma podremos abordar una actuación integral sobre el edificio, y el ahorro energético se mantendrá en el tiempo puesto que ya no dependerá tanto de la conducta de los ocupantes como de la eficacia del sistema KNX. El período de amortización se puede calcular prácticamente desde el principio, lo que sin duda facilita a la propiedad la toma de decisiones.

Fuente:

Antonio Moreno Barroso

Director técnico de Jung Electro Ibérica, S.A.