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Presentation about ARFRISOL project to engineering companies organized by TREND. A case study about how to integrate renewables energies on HVAC systems

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  • 1. Edificios Bioclimáticos Proyecto Singular Estratégico Arquitectura Bioclimática y Frío Solar PSE-ARFRISOL PLAN I+D - MICINN Las instalaciones y los sistema de gestión técnica de edificio en el PSE-ARFRISOL
  • 2.
    • OBJETIVO GENERAL (INSTALACIONES)
        • Contribuir al ahorro energético global del edificio
        • OBJETIVO TÉCNICO
        • Incorporación al proceso de climatización.
          • Energías Renovables.
          • Medidas Pasivas.
        • Promover el cambio de mentalidad en los agentes que “viven” la edificación.
          • Promotores, ingenieros, arquitectos, constructores, mantenedores, usuarios...
        • Desarrollar nuevas herramientas de apoyo al diseño.
          • Guías de diseño y otros documentos técnicos.
          • Validación de modelos de simulación.
    OBJETIVOS
  • 3. SP 2 – U. ALMERIA SP2: CDdI CIESOL
  • 4.
    • Distribución del edificio.
      • Obra nueva.
      • Baja + 1 plantas.
      • 1.070 m2 en total
    • Uso del edificio.
      • Despachos de personal docente de la UAL.
      • Salón de actos para cursos de master y doctorado.
      • Laboratorio de caracterización de instalaciones solares.
    • Característica de la demanda.
      • Ocupación continua en horario de oficinas.
      • Periodos sin uso fuera del calendario universitario.
    SP2: CDdI CIESOL
  • 5.
    • Descripción de la instalación.
      • Instalación a dos tubos.
      • Climatización aire-aire.
        • Fancoils en despachos.
    SP2: CDdI CIESOL
  • 6.
    • Sistemas activos “no convencionales”.
      • Frío Solar.
        • 1 máquina de absorción Yazaki
        • Potencia frigorífica 70 kW.
        • Disipación a torre de refrigeración abierta.
          • En proceso de sustitución por intercambiador geotérmico.
      • Captadores solares.
        • Superficie instalada 160 m2
        • Sistema de acumulación solar 4 m3.
      • Campo solar fotovoltaico.
        • Potencia a instalar prevista 9,3 kWp
        • Autoconsumo en circuitos de alumbrado.
        • Uso como sombreamientos de la cubierta norte.
          • 3 grupos 14 paneles (222 Wp) a 30º.
    SP2: CDdI CIESOL
  • 7.
    • Sistemas activos “convencionales” de apoyo.
      • Producción de agua caliente.
        • 1 calderas de gas natural.
          • Asegurar el aporte de calor a la máquina de absorción.
        • Bomba de calor.
          • Conectado al circuito de fancoil para simulación de cargas.
    • Usos de las energía renovables.
      • Agua caliente de Captadores.
        • Calefacción, conexión al circuito de calor de fancoils.
      • Agua fría de máquinas de absorción.
        • Carga de máquinas con agua caliente de captadores.
        • Refrigeración, conexión al circuito de frío de fancoils.
    SP2: CDdI CIESOL
  • 8. SP2: CDdI CIESOL
  • 9. SP2: CDdI CIESOL
  • 10. SP2: CDdI CIESOL
  • 11. SP2: CDdI CIESOL
  • 12. SP 3 – MADRID SP3: CDdI ED70
  • 13.
    • Distribución del edificio.
      • Obra nueva, ampliación de un edificio ya existente
      • Baja + 2 plantas + 1 sótano.
      • 2.047,30 m2 en total
        • Aproximadamente 472 m2/planta
      • Planta baja similar al resto de proyectos ARFRISOL
    • Uso del edificio.
      • Laboratorios de biotecnología en plantas 2ª, 1ª y sótano
      • Despachos para investigadores y administrativos en la planta baja.
    • Característica de la demanda.
      • Producción de calor y frío 24 h/365 días.
    SP3: CDdI ED70
  • 14.
    • Descripción de la instalación.
      • Instalación a cuatro tubos.
      • Climatización aire-aire.
        • Pretratamiento de aire en U.T.A. de cubierta.
        • Sistemas VAV en laboratorio y zonas comunes.
        • Inductores en despachos de planta baja.
    • Sistemas activos “convencionales”.
      • Producción de agua caliente.
        • 2 calderas de gas natural (170 kW/maq).
        • Una para calefacción y otra para ACS.
        • Quemador modulante.
      • Producción de agua fría.
        • 2 Enfriadoras de compresión. 4 etapas por máquina.
        • Funcionamiento en paralelo según demanda
        • 200 kW de refrigeración por máquina
    SP3: CDdI ED70
  • 15.
    • Sistemas activos “no convencionales” de apoyo.
      • Frío Solar.
        • 4 máquinas de absorción Climatewell.
        • Máquinas reversibles. Uso únicamente en modo frío.
        • Disipación a torre de refrigeración cerrada.
        • Potencia unitaria 2x10 kW/máquina.
          • Potencia total 40-80 kW.
        • Acumulación química de energía
      • Captadores solares (TIM).
        • Superficie instalada 180 m2
        • Conexión paralelo-serie para aumentar la temperatura de salida
        • Sistema de acumulación solar 4 m3.
      • Campo solar fotovoltaico.
        • Autoconsumo en el embarrado general.
        • Integración como sombreamientos en huecos de fachada sur.
        • Potencia instalada 5.7 kWp
    SP3: CDdI ED70
  • 16.
    • Usos de las energía renovables.
      • Agua caliente de Captadores.
        • Pretratamiento del agua de red antes de introducirlo en la acumulación de ACS.
        • Calefacción, conexión a circuito de retorno de climatizadores.
      • Agua fría de máquinas de absorción.
        • Carga de las máquinas con AC solar.
        • Refrigeración, conexión al retorno del circuito de inductores.
    • Integraciones y otros sistemas especiales
        • Integración de analizadores de redes.
        • Integración de una máquina de absorción.
        • Sistema DALI para regulación de luz en despachos y zonas de paso.
    SP3: CDdI ED70
  • 17. SP3: CDdI ED70
  • 18. SP3: CDdI ED70
  • 19. SP3: CDdI ED70
  • 20. SP3: CDdI ED70
  • 21. SP4: CDdI TABERNAS PSA SP 4 – PSA
  • 22.
    • Distribución del edificio.
      • Obra nueva de una sola planta.
      • 1.114,96 m2
    • Uso del edificio.
      • Despachos para investigadores y administrativos de la Plataforma Solar de Almería.
    • Característica de la demanda.
      • Ocupación no continua.
      • Zona climática con un cambio estacional muy marcado.
      • Grandes periodos de tiempo, por la tarde, sin uso.
    SP4: CDdI PSA
  • 23.
    • Descripción de la instalación.
      • Instalación a dos tubos.
      • Climatización aire-aire y radiante.
        • Tratamiento de aire primario en U.T.A. de cubierta.
        • Inductores, solo para refrigeración.
        • Suelo radiante, para calefacción y refrigeración.
    • Sistemas activos “convencionales”.
      • Producción de agua caliente.
        • 1 bomba de calor reversible.
        • 100 kW de refrigeración. 2 etapas.
    SP4: CDdI PSA
  • 24.
    • Sistemas activos “no convencionales”.
      • Frío Solar.
        • 4 máquinas de absorción Climatewell.
        • Máquinas reversibles. Uso en modo frío y en modo calor.
        • Disipación a torre de refrigeración abierta.
        • Potencia total 40-80 kW.
      • Captadores solares (TIM).
        • Superficie instalada 180 m2.
        • Circuito hidráulico solar sin acumulación.
      • Tubos enterrados (aire).
        • Pretratamiento del aire primario de un climatizador.
      • Campo solar fotovoltaico.
        • Autoconsumo en el embarrado general.
        • Integración en el peto de sombreamiento en fachada sur.
        • Potencia instalada 8,1 kWp
          • 108 módulos x 75 Wp. Inclinación 90º.
    SP4: CDdI PSA
  • 25.
    • Sistemas “pasivos”.
      • Chimeneas solares.
        • Elemento de inercia térmica para favorecer ventilación nocturna en verano.
          • Ventilación natural fuera del horario de ocupación.
        • Una en cada despacho.
        • Diseño como torre de viento mediante shunt
      • Tubos radioconvectivos.
        • Prototipo.
        • Instalados en pérgola norte.
          • 100 m2
        • Sistema de disipación de calor solar.
        • Sistema para refrescamiento nocturno de despachos a través del suelo radiante.
    SP4: CDdI PSA
  • 26.
    • Usos de las energía renovables.
      • Agua caliente de captadores.
        • Producción de ACS.
        • Calefacción, conexión al circuito primario y al suelo radiante (instalación a cuatro tubos).
      • Agua fría de máquinas de absorción.
        • Carga de las máquinas con AC solar.
        • Refrigeración, conexión al circuito primario.
    • Integraciones y otros sistemas especiales
      • Integración de analizadores de redes.
      • Integración de una máquina de absorción.
      • Integración de la bomba de calor.
      • Sistema DALI para regulación de luz en despachos y zonas de paso.
    SP4: CDdI PSA
  • 27. SP4: CDdI PSA
  • 28. SP4: CDdI PSA
  • 29. SP4: CDdI PSA
  • 30. SP4: CDdI PSA
  • 31. SP 5 – Fundación Barredo - Asturias SP5: CDdI BARREDO
  • 32.
    • Distribución del edificio.
      • Obra nueva.
      • Baja + 2 plantas.
      • 1.405 m2
    • Uso del edificio.
      • Despachos para administrativos.
      • Aulas y vestuarios para personal que realiza cursos dentro del túnel.
      • Puesto de monitorización de ensayos en el tunel
    • Característica de la demanda.
      • Ocupación continua baja.
      • Alta ocupación en momentos puntuales.
    SP5: CDdI BARREDO
  • 33.
    • Descripción de la instalación.
      • Instalación a cuatro tubos.
      • Climatización aire-aire y radiante.
        • Pequeños climatizadores para cada zona.
        • Suelo radiante, para calefacción y refrigeración.
    • Sistemas activos “no convencionales”.
      • Producción de agua caliente.
        • Caldera de biomasa (LASIAN).
        • Potencia 120 kW.
      • Frío Solar.
        • 5 máquinas de absorción Climatewell.
        • Máquinas reversibles. Uso en modo frío y en modo calor.
        • Disipación a intercambiador geotérmico horizontal.
        • Potencia total 50-100 kW.
    SP5: CDdI BARREDO
  • 34.
    • Sistemas activos “no convencionales” (continuación)
      • Captadores solares.
        • Superficie instalada 88 m2
        • Sistema con acumulación 2 m3.
        • Conexión paralelo-serie
      • Campo solar fotovoltaico.
        • Autoconsumo en el embarrado general.
        • Integración en la galería.
        • Potencia instalada 4.1 kWp
          • 70 módulos. Instalación a 90º
    • Sistemas “pasivos”.
      • Galería.
        • Invierno, pretratamiento del aire primario de despachos.
        • Verano, circulación libre del aire hacia el exterior.
      • Invernadero.
        • Invierno, pretratamiento del aire primario de zonas comunes.
    SP5: CDdI BARREDO
  • 35.
    • Usos de las energía renovables.
      • Agua caliente de Captadores.
        • Calefacción y ACS, conexión al circuito primario de distribución.
      • Agua fría de máquinas de absorción.
        • Carga de máquinas con agua caliente de solar y biomasa.
        • Sistema único de producción de A.F. (no hay sistema de apoyo).
        • Conexión a climatizadores y suelo radiante.
    • Integraciones y otros sistemas especiales
      • Integración de analizadores de redes.
      • Integración de una máquina de absorción.
      • Ventiladores de techo y ventanas motorizadas en los despachos.
    SP5: CDdI BARREDO
  • 36. SP5: CDdI BARREDO
  • 37. SP5: CDdI BARREDO
  • 38. SP5: CDdI BARREDO
  • 39. SP5: CDdI BARREDO
  • 40. SP 6 - CE.D.ER - Soria SP6: CDdI CEDER
  • 41.
    • Distribución del edificio.
      • Rehabilitación.
      • Baja + 1 planta.
      • 1.088 m2
    • Uso del edificio.
      • Despachos para administrativos.
      • Salón de actos.
    • Característica de la demanda.
      • Baja ocupación continua.
      • Alta ocupación puntual.
      • Grandes periodos de tiempo, por la tarde, sin uso.
    SP6: CDdI CEDER
  • 42.
    • Descripción de la instalación.
      • Distribución de A.F. y A.C. a cuatro tubos.
      • Climatización aire-aire y radiante.
        • Pequeños climatizadores para cada zona.
        • Suelo radiante, para calefacción y refrigeración.
    • Sistemas activos “no convencionales”.
      • Producción de agua caliente.
        • 2 Caldera de biomasa.
        • Potencia 90 + 48 kW (LASIAN).
      • Frío Solar.
        • 5 máquinas de absorción Climatewell.
        • Máquinas reversibles. Uso en modo frío y calor.
        • Disipación a intercambiador geotérmico.
        • Potencia total 50-100 kW.
    SP6: CDdI CEDER
  • 43.
    • Sistemas activos “no convencionales” (continuación).
      • Captadores solares (TIM).
        • Superficie instalada 126 m2
        • Sistema con acumulación 3 m3.
      • Campo solar fotovoltaico.
        • Autoconsumo en el embarrado general.
        • Potencia instalada 7.5 kWp
      • Tubos radioconvectivos.
        • Prototipo.
        • Instalados en pérgola norte.
          • 147 m2
        • Sistema de disipación de calor solar.
        • Sistema para refrescamiento nocturno de despachos a través del suelo radiante.
    SP6: CDdI CEDER
  • 44.
    • Usos de las energía renovables.
      • Agua caliente de Captadores.
        • Calefacción y ACS, conexión al circuito primario de distribución.
        • Refrigeración, aporte de calor a máquinas de absorción desde el circuito primario.
      • Agua fría de máquinas de absorción.
        • Refrigeración, sistema único.
        • Conexión a climatizadores y suelo radiante.
    • Integraciones y otros sistemas especiales
      • Integración de analizadores de redes.
      • Integración de una máquina de absorción.
      • Integración de bombas de circulación.
      • Motorización de chimeneas solares.
      • Ventanas motorizadas en el muro cortina.
    SP6: CDdI CEDER
  • 45. SP6: CDdI CEDER
  • 46. SP6: CDdI CEDER
  • 47. SP6: CDdI CEDER
  • 48. SP6: CDdI CEDER
  • 49. Sistema de control de instalaciones ARFRISOL : G.T. de Instalaciones
  • 50.
    • Problemática.
      • Distintos sistemas de control.
        • Distintos lenguajes. Mantenimiento más complejo.
        • Dificultad a la hora de comprobar estrategias.
        • Sistemas cerrados sin posibilidad de modificar o adaptar.
      • Los programadores actuaban de ingeniería.
        • Definición del funcionamiento en base a la experiencia.
        • Nuevos elementos bioclimáticos sin precedentes.
        • Modos de funcionamiento contemplados por el diseñador.
        • Memorias de control interpretables. Lo programado y lo pensado no coinciden.
      • Costes.
        • Elevados costes al dejar en manos del vendedor el número de equipos a vender.
        • Es necesario analizar los costes de la instalación global (integración vs cableado)
    ARFRISOL : G.T. de Instalaciones
  • 51.
    • Requisitos seguidos para seleccionar el sistema.
      • Sistema flexible.
        • 5 edificios distintos.
        • Distintas instalaciones y sistemas pasivos.
      • Abierto.
        • Formación al personal de mantenimiento e investigadores.
        • Posibilidad de modificar arquitectura y programación.
      • Interconexión y telegestión.
        • Posibilidad de integrar equipos de otras marcas.
        • Capacidad de recibir/servir datos por OPC con las herramientas de investigación.
        • Capacidad de interconexión de todos los edificios
      • Interacción con el usuario.
        • Usuarios son parte del estudio.
        • Acceso sencillo e intuitivo al sistema.
    ARFRISOL : G.T. de Instalaciones
  • 52.
    • Quién participó en el proceso de selección.
      • 4 principales fabricantes de control.
      • Concurso supuso:
        • Jornadas de exposición técnica.
        • Cumplimiento de los requisitos técnicos.
        • Revisión del coste de la misma.
    • Instalación de control actual.
      • Un único sistema de control para todos los edificios.
        • 5 Instalaciones independientes conectadas a un puesto central.
      • Entre 750 a 1000 puntos de control por edificio.
        • 350 integrados por software en cada edificio.
      • Instalación paralela a la instalación de monitorización que valida las medidas del sistema de control.
      • Interface web para acceso de usuarios.
    ARFRISOL : G.T. de Instalaciones
  • 53.
    • ¿Por qué la arquitectura actual?.
      • Comunicaciones basadas en Ethernet.
        • Mayor facilidad a la hora de comunicar todos los edificios.
        • Cableado estándar, se abaratan los costes de instalación y chequeo de las comunicaciones.
        • Posibilidad de compartir parte de la infraestructura informática del edificio, disminuyendo los costes.
        • Posibilidad de incorporar políticas de seguridad en router, switch y elementos estructurales.
      • Sistema abierto.
        • Posibilidad de formar al personal de mantenimiento en el lenguaje de programación de los controladores y del SCADA.
        • Posibilidad de acceder a la programacion de los controladores y del SCADA.
        • Tres sistemas integrados y cinco en fase de desarrollo.
    ARFRISOL : G.T. de Instalaciones
  • 54.
    • ¿Por qué la arquitectura actual?.
      • Múltiples modos de acceso al sistema.
        • A través del SCADA instalado en el puesto central de cada edificio.
        • A través del servidor Web del puesto central:
          • Acceso a través de cualquier navegador Web.
          • Los usuarios son un elemento activo en la puesta en marcha y la detección de errores.
          • Posibilidad de aplicar políticas de seguridad para controlar a las zonas a las que acceden.
          • Accesible desde cualquier punto conectado a la red Ethernet del edificio.
        • A través del servidor Web de los controladores:
          • Se descarga de estas tareas al ordenador central.
    ARFRISOL : G.T. de Instalaciones
  • 55.
    • Soluciones. Agentes.
      • Participan todos los agentes de la obra.
        • Propiedades: definen interfases de acceso al sistema y grupos de acceso.
        • Mantenimiento: gestión de alarmas y consumos.
        • Ingenierías: Modos de funcionamiento de las instalaciones.
        • Arquitectos: Funcionamientos pasivos o bioclimáticos de los edificios.
      • Se modifica la información que llega al experto en control.
        • Se mantienen las memorias. Se amplían y completan con los conocimientos de cada especialista.
        • Se desarrollan diagramas de flujo.
          • Objetivo, conseguir un documento unívoco.
        • El experto en control define la arquitectura del sistema y selecciona los elementos de campo.
    ARFRISOL : G.T. de Instalaciones
  • 56.
    • Conclusiones
      • Recuperar el “control” de las instalaciones para las ingenierías.
      • Demostrar que es posible reducir costes de la instalación de control sin reducir operatividad.
      • Es necesario incorporar el proyecto de control al proyecto de instalaciones.
      • Los usuarios pueden ser una parte activa y útil de la puesta en marcha y el mantenimiento.
    ARFRISOL : G.T. de Instalaciones
  • 57. ARQUITECTOS: Torres(Sp2)/Gutierrez(Sp3)/Rodriguez (Sp4)/Mitre_Exposito(Sp5-6) CONSTRUCTORAS: OHL(Sp3)/ACCIONA (Sp4)/FCC (Sp5) )/SEIS (Sp6) E. SOLAR TÉRMICA: GAMESA(Sp3)/UNISOLAR (Sp4)/ISOFOTON (Sp5) )/GAMESA (Sp6) E. SOLAR FOTOVOLTAICA: ATERSA (Sp2)/ISOFOTON (Sp3)/ATERSA (Sp4)/ISOFOTON (Sp5) /GAMESA (Sp6) INSTALACION DE ABSORCIÓN: UNISOLAR (maquinas CLIMATEWELL) SISTEMA DE CONTROL: SAUTER (Sp2)/ TREND (Sp3, Sp4, Sp5, Sp6) INGENIERÍAS: 3i-Ingenieros(Sp3)/IBERINSA (Sp4)/FCC(Sp5)/IBENER (Sp6) COORDINACIÓN GENERAL DEL PROYECTO: Unidad de Eficiencia Energética en la Edificación – CIEMAT
  • 58. GRACIAS POR SU ATENCIÓN
    • www.ciemat.es
    • www.arfrisol.es
    • Julio José Pérez
    • [email_address]