El sector de la construcción es uno de los factores clave para lograr bajas emisiones de carbono y los objetivos internacionales de cara a 2050. Para aprovechar todo el potencial de esta transición, los edificios deben pasar de ser elementos pasivos aislados a ‘smart buildings’, capaces de adaptarse a las necesidades de los ocupantes y que actúen como nodos activos bien integrados a las redes energéticas y otras infraestructuras.
Los denominados ‘smart buildings’ van a permitir reducir el consumo energético, al tiempo que se aumenta la seguridad y el confort para el usuario y se favorece la accesibilidad o la usabilidad en un edificio. Para ello, será necesario disponer de sistemas de gestión integrales y automatizados (domótica) de gran parte de los sistemas e instalaciones de un edificio (informáticas, multimedia, comunicaciones, seguridad, electricidad, iluminación y climatización edificios), con el fin de monitorizar todo su funcionamiento.
En este proceso, los sistemas de climatización juegan un papel determinante, ya que dentro del consumo energético por hogar casi la mitad se destina a la calefacción, y un 18,9%, a la producción de agua caliente sanitaria, por lo que se necesitan medidas específicas que prioricen el uso de sistemas de calefacción y ACS eficientes y sostenibles.
Todo sistema de climatización debe seguir dos premisas fundamentales: la eficiencia y el confort. Ambos deben ser controlados por el sistema de regulación. Es necesario recibir información del estado de todos los componentes del sistema, del ambiente del local y de las condiciones climáticas, y procesarla para dar las órdenes de funcionamiento a los diferentes componentes.
Para ello, encontramos en el interior de los sistemas HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado) infinidad de sondas, sensores, transductores y componentes que se encargan de transmitir de forma electrónica toda la información a la regulación, gracias a la base de algoritmos desarrollados por los fabricantes para gestionar su funcionamiento.
En cuanto al tipo de instalación, debemos distinguir entre instalación con o sin hibridación. Hoy en día, debido a los precios de la energía y a la variedad de soluciones existentes, puede resultar muy interesante una instalación compuesta por varios generadores con diferentes tecnologías. En ese punto, es de suma importancia un control capaz de ajustar el funcionamiento de los diferentes componentes, primando siempre la eficiencia para lograr grandes ahorros.
Un ejemplo muy actual es la hibridación de bombas de calor con calderas de gas, cuyo correcto uso puede hacer que la caldera y/o la bomba de calor produzca energía a costos muy bajos. Para ello, el sistema de control debe ser capaz de decidir sobre diferentes parámetros y ajustar en todo momento los sistemas de generación y todos los elementos auxiliares.
Esto nos lleva a evolucionar en el concepto de la calefacción, que anteriormente se consideraba un producto aislado. Sin embargo, su interconexión con otros elementos activos en los edificios y con los suministros energéticos y de control hace que se generen redes de dispositivos basados en la comodidad y el confort. Un sistema de gestión de energía doméstica permite aumentar el nivel de autosuficiencia del edificio, al hacer coincidir entre sí la generación, el almacenamiento y el consumo local de energía. Por ejemplo, la electricidad fotovoltaica generada localmente puede almacenarse y usarse temporalmente más tarde, en lugar de suministrarla a la red eléctrica a un precio bajo y comprarla más tarde de la red eléctrica a un coste más elevado. El aumento en el nivel de autosuficiencia de la propia casa tiene un efecto de ahorro para el cliente final.
Al mismo tiempo, estos sistemas permiten una nueva forma de control y visualización de los procesos relacionados con la energía en una unidad de control central dentro del edificio. De esta manera, se puede promover la conciencia del cliente y el interés en temas de eficiencia energética.
Un edificio que utiliza un sistema de gestión de energía doméstica puede actuar de manera flexible incluso después de optimizarlo, para satisfacer las necesidades del usuario final (desde el punto de vista de costo y conveniencia) respecto a la adquisición y el suministro de energía.
Control integral, parcial o básico de la instalación
Las instalaciones pueden ser muy simples, con un único circuito de distribución, o muy complejas —con múltiples circuitos, controles de bombas de secundario, control de diferentes temperaturas según el circuito o zona, válvulas de sectorización e incluso integración con otros sistemas—. Todo ello puede ser gestionado por la regulación del sistema o mediante regulaciones externas.
A la hora del diseño de la instalación, es importante conocer las posibilidades de regulación que aporta el fabricante: un correcto asesoramiento puede simplificar la ejecución del proyecto y lograr mayores rendimientos y ahorros. Las diferentes marcas de sistemas HVAC han desarrollado soluciones de control capaces de gestionar sistemas muy complejos, interconectados de forma que se consigue un máximo aprovechamiento de la energía consumida, además de grandes cotas de confort.
Los usuarios pueden controlar y monitorear sus sistemas de calefacción desde dispositivos móviles, lo que no solo ofrece comodidad, sino también la oportunidad de optimizar el rendimiento en tiempo real. Por otra parte, la automatización inteligente ajusta de forma automática la temperatura según las preferencias del usuario y las condiciones ambientales, maximizando la eficiencia energética.
Resumiendo, a la hora de pensar en un sistema de climatización en un smart building, debemos asegurarnos de que el controlador o sistema de regulación debe:
– Buscar el funcionamiento más eficiente de la instalación.
– Aumentar el confort, al ajustar su funcionamiento a los requerimientos puntuales de temperatura, calidad de aire, etc.
– Asegurar el máximo ahorro en función del modo de trabajo.
– Mantener el sistema funcionando dentro de los parámetros de seguridad establecidos.
– Disponer de una interfaz de comunicación sencilla e intuitiva para el usuario final, y sencilla y amplia para el operador/mantenedor.
En los últimos años hemos visto cómo el IoT (Internet of Things; en castellano, internet de las cosas) ha alcanzado un gran auge y cualquier producto tecnológico es susceptible de ser compatible con dicha tecnología. La telegestión está aportando nuevas funcionalidades que antes no estaban disponibles y, además, está favoreciendo la modernización de soluciones ya existentes.
Las posibilidades que aporta el IoT al control de los sistemas HVAC es algo ya tangible. Actualmente, existen infinidad de soluciones en el mercado y cada día aparecen más. No solo en cuanto a componentes -donde podemos encontrar termostatos inteligentes, sondas virtuales, controladores de suelo radiante, controladores inalámbricos para válvulas o para control de revoluciones de los motores, control de los compresores, cabezales termostáticos para radiadores y un sin fin de actuadores y controladores, todos ellos conectables vía internet-, sino también en cuanto al desarrollo de las funcionalidades asociadas a los programas que los gestionan. Así, cada día aparecen nuevas aplicaciones que nos facilitan el control y lo mejoran, logrando grandes ahorros y elevados niveles de confort.
Los termostatos inteligentes envían la información de temperatura a un servidor que procesa la información, que es mandada, a su vez, vía internet al terminal (smartphone) en el que el usuario ve el estado de su instalación y puede modificar las temperaturas de consigna, generar horarios personalizados, apagar/encender el sistema… Todo ello, desde la distancia. Estos sistemas controlan la apertura o cierre de las válvulas de los radiadores o de los circuitos de suelo radiante/refrigerante en función de sondas o termostatos.
El monitoreo de edificios, el control y los datos en tiempo real pueden desempeñar un papel importante en la reducción de la brecha entre diseño y operación. Las posibilidades que ofrecen los sistemas de telegestión al usuario final se ven complementadas con la posibilidad de una gestión remota por parte del mantenedor.
