Rehabilitación energética en la calle Tres Peces de Madrid

Al afrontar la rehabilitación energética de un edificio es imprescindible tener en cuenta el uso de energías renovables y la implementación de un eficaz BMS. Para explicar bien estos conceptos, en este artículo mostraremos el ejemplo de la rehabilitación energética de una comunidad de nueve viviendas situadas en el barrio de Lavapiés en Madrid, en la calle Tres Peces, llevado a cabo en 2023. Se trata de un proyecto liderado por la Empresa Municipal de la Vivienda y Suelo de Madrid (EMVS), con un sistema de BMS y control automático implementado por Desner Sistemas con la tecnología Schneider Electric.

Vista exterior de la comunidad de vecinos de la calle Tres Peces de Madrid.

Las características más importantes que deben considerarse en cualquier rehabilitación energética de un edificio podríamos resumirlas en dos grandes bloques: la utilización de energías renovables, donde entran los conceptos de electrificación y descarbonización, y la implementación de un eficaz BMS, sistema de control digital que coordina las fuentes de energía de la instalación adaptándolas en tiempo real a las necesidades de la demanda.

Vamos a explicar cómo los dos puntos anteriores son solidarios entre sí y se necesitan el uno al otro para ser 100% eficaces. Una instalación con mucha energía renovable sirve de muy poco si no está manejada por un sistema de control digital perfectamente adaptado al edificio.

Para explicar bien estos conceptos vamos a utilizar un caso real realizado en 2023, la rehabilitación energética de una comunidad de 9 viviendas situadas en el barrio de Lavapiés en Madrid, en la calle Tres Peces. Un proyecto liderado por la Empresa Municipal de la Vivienda y suelo de Madrid (EMVS), con un sistema de BMS y control automático implementado por Desner Sistemas con la tecnología Schneider Electric.

Lo primero que debemos resaltar es que se trata de viviendas sociales donde el ahorro energético que se ha conseguido es el 75%. Una cifra extraordinaria, aunque realmente es mayor porque ahora los vecinos pueden disfrutar en sus viviendas de frío en verano y calor en invierno y antes sólo era calor en invierno.

Esto demuestra claramente que implementar alta tecnología en edificios de bajo nivel económico no sólo es posible sino rentable. Pero, ¿cómo se han conseguido unos números de ahorro tan espectaculares?

En primer lugar, utilizando fuentes de energía renovables. En la figura 1 podemos ver el hidráulico fundamental del edificio. Se puede apreciar que es una instalación muy diversificada, con aerotermia, geotermia, paneles fotovoltaicos híbridos, bombas con variador de frecuencia, contadores de medición energética hidráulica y eléctrica y un sistema de control automático basado en integraciones MODBUS, BACNET, WEB Server y comunicaciones IP. La comunicación IP y las conexiones bidireccionales con Internet son fundamentales.

En la figura 2 se remarca la arquitectura de control.

Se trata de un sistema de producción de climatización y ACS que se genera con dos bombas de calor, una de aerotermia situada en el sótano y otra de geotermia, situada en la cubierta. ¿Una bomba de calor geotérmica en cubierta?. Sí, porque el sistema de control lo hace posible.

Se instaló también un sistema de paneles fotovoltaicos híbridos en los que se produce energía eléctrica y como producto residual agua caliente. Con ello conseguimos tres importantes avances:

• Producción de energía eléctrica gratuita.
• Producción de agua caliente que empleará la máquina geotérmica para poder evaporar contra esa entalpía residual y de esta forma seguir en funcionamiento durante el mayor tiempo posible (recordemos el mayor rendimiento de la geotermia sobre la aerotermia).
• Refrigerar con la evaporación de la máquina geotérmica los paneles solares con el consiguiente incremento de rendimiento de las células fotovoltaicas. (Ver figura 3).

¿Quién se encarga de la delicada coordinación entre esa producción solar, arranque geotermia, arranque aerotermia, refrigeración de paneles, etc, para que todo el sistema esté en equilibrio y la geotermia sea capaz de mantenerse mucho tiempo en funcionamiento?: El control automático.

En función de las condiciones exteriores, y por lo tanto del rendimiento de la aerotermia, de la gestión del calor residual de los paneles y de la demanda existente en cada momento, el control decide que bomba de calor arranca y cuál será su consigna de funcionamiento y modulación de compresor (su intensidad energética). Para ello el control tomará en cuenta un montón de variables (demandas de clima, de ACS, históricos, radiación solar, temperatura y humedad exterior, temperaturas en los circuitos hidráulicos, etc) para gestionar el solar, su producción calorífica residual y la gestión de las bombas de calor, optimizando siempre, en tiempo real el rendimiento del edificio.

Por lo tanto, el control decide qué bomba de calor va a arrancar, con qué intensidad y a qué servicio va a destinar su energía, porque el hidráulico diseñado permite que tanto con aerotermia como con geotermia aportemos el calor o frío sobre el ACS o sobre el clima a voluntad y decisión del BMS.

Como vemos, el control es la solución integral al funcionamiento de la instalación. Y esto es algo muy importante, y que lamentablemente muchas veces no se tiene en cuenta. Y es que está muy bien tener diversos sistemas y equipos en una instalación, todos con una electrónica muy vanguardista, con su control propio, pero lo más importante es dar una solución integral al conjunto, implementar una sinergia, un director de orquesta que relacione y coordine perfectamente a todos los instrumentistas, ese cerebro director es el BMS. Lo que no tiene sentido, aunque impera en muchos proyectos, es que cada equipo funcione autónomo con su control y con una pobre comunicación con el resto.

"El control es la solución integral al funcionamiento de la instalación"

Un concepto muy importante es la cada vez mayor repercusión de la electrificación en los edificios. En la figura 4 podemos comprobar como el grado de electrificación aumentará de forma muy importante en el futuro. Las razones son diversas, pero está claro que con mayor electrificación es posible implementar mejor la digitalización y por supuesto la descarbonización, siempre y cuando se utilicen, como en este proyecto, fuentes renovables.

Pero volvamos a insistir en la idea de que energía renovable y control automático son conceptos absolutamente solidarios. Veamos otro ejemplo en este proyecto.

¿Qué ocurre en cualquier sistema solar?. Pues que sólo se consume el 54% de la energía solar producida, sólo aprovechamos algo más de la mitad de esta fuente gratuita. La razón se ve con nitidez en el gráfico 5, y es que en muchos momentos producción y demanda no coinciden. La radiación solar y el consumo no tienen porque producirse a las mismas horas. Además el almacenamiento solar es muy caro y la venta a red irrentable.

Para paliar esta limitación lo que se ha diseñado es una serie de algoritmos que siempre que se produzca exceso de fotovoltaica el control aumentará las consignas para incrementar la energía calorífica y frigorífica acumuladas, incluso se modifican las consignas ambiente de las viviendas si fuese necesario. Se hace una inercia energética “hidráulica” en la instalación, se guarda energía en el propio edificio para las horas con menos radiación solar y más consumo.

Con ello se consigue mejorar el aprovechamiento solar hasta prácticamente un 70%. Ver figura 6.

Hablemos ahora de la comunicación entre producción y demanda. De nuevo el control automático es el encargado de integrar y compartir los algoritmos entre ambos. El BMS conoce en tiempo real las necesidades de cada vivienda en todo instante y según esos parámetros y necesidades adaptamos la producción a la demanda, y también adaptamos en algunos momentos la demanda a la producción con la gestión de prioridades reduciendo la entrega energética en las viviendas cuando sea preciso sin dañar el confort del usuario.

Otro punto importante que se ha realizado en este proyecto es un adecuado diseño de equilibrado hidráulico dinámico en todos los elementos. De esta forma combinamos de forma eficaz el control automático con el equilibrado hidráulico. No se dan órdenes de apertura de válvulas sino que se dan órdenes de paso de caudales determinados y exactos en cada punto. La eficacia, confort y ahorro que se consigue es enorme. Algo que se hace en combinación con los variadores de las bombas y modulaciones de máquinas. En la figura 7 podemos ver un hidráulico del consumo de una vivienda.

Hasta ahora hemos hablado de control automático personalizado de la instalación. Pero no debemos olvidarnos de un asunto igual de importante, la gestión y monitorización de la instalación.

¿Por qué es tan importante la gestión y monitorización?. Pues de forma resumida, porque el BMS va a ser el “intermediario” entre las personas y la instalación. Y si queremos modificar y conocer todo de una instalación y sacarle el máximo partido, el BMS es absolutamente crítico.

Lord Kelvin acuñó la frase: “Lo que no se mide, no se puede mejorar. Lo que no se mejora, se degrada siempre”. Era el siglo XIX y no existían los BMS, pero es imposible definirlo mejor.

En el proyecto de la comunidad de Tres Peces tanto el promotor (EMVS), como la empresa que realiza el seguimiento de la gestión energética, como la empresa mantenedora utilizan al máximo todos los recursos que las herramientas informáticas a través de Internet les proporcionan. Ver figuras 8, 9 y 10.

Figuras 8, 9 y 10.

Todo ello permite a los operadores recabar información precisa para tomar decisiones que mejoren el funcionamiento de la instalación y con ello el confort y el ahorro energético. El último peldaño de la optimización es humano.

Como conclusión final, me gustaría decir que en Desner estamos muy orgullosos de haber participado en esta instalación enmarcada en el seno del Proyecto Europeo de innovación SUNHORIZON, que tuvo excelentes calificaciones y evaluaciones en Europa. Pero mucho más orgullosos estamos de demostrar que la tecnología más vanguardista puede implementarse en edificios de cualquier nivel económico.