Mediante la opción de Ver Programa de Resultados de Calener GT, se pueden
consultar gráficas y tablas de resumen de cálculo de energía primaria, energía final y
emisiones de CO2, mensuales y anuales. Para este proyecto es interesante el consumo de
energía final, el resto de datos de gráficas y tablas de energía primaria y emisiones de
CO2 se omiten porque son proporcionales a la energía final calculada por los coeficientes
de paso de la energía eléctrica de Calener GT.
Tabla 9. Calener GT. Coeficientes de paso de energía final a energía primaria y emisiones CO2
Energía: Electricidad Energía Final (kWh) Energía Primaria (kWh) Emisiones (kg CO2)
Año 2007 1 2,603 0,649
Propuesta IDAE 2014 1 2,461 0,399
Fuente: Calener GT y documento de propuesta de 2014 de coeficientes de paso de la energía final
Actualmente existe un borrador con propuestas de coeficientes de paso de la energía final eléctrica, que son menores en torno a 38,5% en emisiones y 5,5% en energía primaria. (64)132
Gráfica 30. Calener GT. Consumos de energía final mensuales
Fuente: Resultados de cálculo de Calener GT
Como se ha comentado anteriormente, se han definido los horarios de
disponibilidad para calefacción y refrigeración, quedando el mes de Agosto sin
refrigeración porque se cierra el edificio. En los meses de Abril y Octubre cuando se invierte el ciclo de climatización invierno-verano de las bombas de calor, se puede comprobar que existe consumo de calefacción y de refrigeración en el mismo mes.
132IDAE Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía. Factores de emisión de CO
2 y Coeficientes de paso de la energía primaria de diferentes fuentes de energía final consumidas en el sector edificios en España, Febrero 2014.
Sin embargo, se han considerado cuatro días de Agosto en cuanto al consumo de
iluminación, como periodo semanal de evaluación, porque se conoce que personal
docente utiliza los despachos también en Agosto, pero con el sistema de climatización desconectado.
Tabla 10. Calener GT. Consumos eléctricos mensual y anual
Consumo Eléctrico (kWh/mes)
Iluminación Calefacción Refrigeración Bombas
y Auxiliares Ventiladores TOTAL (kWh/mes) Enero 8.937,8 27.786,1 0,0 5.048,8 5.611,3 47.383,9 Febrero 12.624,7 25.721,2 0,0 5.386,4 7.014,1 50.746,4 Marzo 13.893,0 17.276,7 0,0 5.104,9 7.715,5 43.990,1 Abril 7.364,0 5.238,9 649,8 2.224,6 3.857,7 19.335,0 Mayo 13.060,7 0,0 5.498,7 3.837,6 7.364,8 29.761,8 Junio 9.764,9 0,0 17.732,4 5.335,5 7.364,8 40.197,5 Julio 8.118,3 0,0 30.520,2 5.480,2 6.312,7 50.431,4 Agosto 1.461,3 0,0 0,0 0,0 0,0 1.461,3 Septiembre 12.634,4 0,0 22.288,2 5.828,7 7.014,1 47.765,3 Octubre 13.883,3 3.147,3 6.433,1 5.320,7 7.715,5 36.499,9 Noviembre 13.254,0 17.578,7 0,0 4.812,3 7.364,8 43.009,9 Diciembre 8.488,2 22.333,1 0,0 3.792,2 4.559,2 39.172,7 TOTAL (kWh/año) 123.484,7 119.082,0 83.122,4 52.171,8 71.894,4 449.755,3
Fuente: elaboración propia según resultados mensuales de cálculo de Calener GT
En general, se observa que el consumo de calefacción es más elevado en Enero y Febrero, que en los primeros meses de invierno de Noviembre y Diciembre. Los consumos
de calefacción de Noviembre y Marzo son muy similares. En cambio, el consumo de
refrigeración en Julio es superior al consumo punta de calefacción del mes de Enero.
Por otro lado sorprende que hay mayor consumo de refrigeración en el mes de
Septiembre que en Junio, debido principalmente que en Junio el uso del edificio es menor porque no hay docencia por periodos de exámenes y evaluación y días festivos de hogueras de San Juan de Alicante. Sin embargo para el uso del edificio en Junio el consumo de refrigeración resulta importante.
En este sentido, en el mes de Julio el uso del edificio también es de exámenes y
evaluaciones finales del curso académico, por lo que el consumo de refrigeración es
156
ESTUDIO DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Y VIABILIDAD PARA LA IMPLANTACIÓN DE UNA INSTALACIÓN DE CLIMATIZACIÓN MEDIANTE GEOTERMIA EN LA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR IV DE ALICANTEGráfica 31. Calener GT. Resultados consumos anuales energía final (KWh/año)
Fuente: Resultados de cálculo de Calener GT
Se puede ver en la gráfica la relación anual en consumos de energía eléctrica para calefacción, refrigeración, iluminación, ventiladores y bombas auxiliares.
La calefacción y refrigeración vienen dados por los consumos de las plantas
enfriadoras, es decir, las bombas de calor aire-agua. Según cálculos de Calener GT, el
consumo de climatización representa el 58,21% del total del edificio, donde la
calefacción conforma el 36,50% y la refrigeración el 25,48%, del consumo total de
climatización.
Los consumos de ventiladores corresponden a los ventiloconvectores o fan-coils,
son un 12,83% de la climatización. Los consumos de bombas y auxiliares corresponden a las bombas de recirculación de agua de los circuitos hidráulicos de climatización y representan el 9,31% del consumo anual de climatización. El consumo de iluminación es relevante, pues el consumo anual es incluso superior al de calefacción y representa el 22,03% calculado en Calener GT.
El consumo de equipamiento, es decir, de los aparatos eléctricos enchufados, no lo considera Calener GT en los resultados de consumos energéticos y calificación energética porque es un componente fijo e inevitable de su consumo, y por tanto no es susceptible de mejora en lo referente a la eficiencia energética.
El programa sólo considera el equipamiento como fuente interna de calor para el
cálculo de demandas térmicas. Sin embargo, el programa sí calcula su consumo eléctrico, quedando registrado en el fichero de simulación *-usu.SIM de Calener GT, en el apartado REPORT- LS-K Building Input Fuels Summary, entre otros.
Para darle utilidad al cálculo de Calener GT, se analizan los consumos de iluminación
y climatización. Por otro lado, se realiza un cálculo estimado de la iluminación y de los
equipos del edificio, teniendo en cuenta la medición de todos los tipos de luminarias y equipos, por aulas, despachos, pasillos exteriores con sus correspondientes potencias, pérdidas de potencia, coeficientes de uso y horas anuales de uso.
Las horas de uso de todas las aulas del edificio se han estimado utilizando los datos
horarios proporcionados a través de la Unidad Técnica de Calidad y Servicio de
Informática de la Universidad de Alicante, de contabilizar las horas de docencia de los horarios semanales de la conserjería del edificio, de hacer encuestas de las horas semanales de media de los despachos en cada departamento de los módulos del edificio. De esas horas, se estima que una parte se utiliza iluminación artificial y equipos,
como ordenadores y pantallas, que son los coeficientes de uso de las instalaciones.
Además, a modo resumen se presentan los resultados de cálculo de iluminación y
equipamiento del edificio, agrupado por plantas y tipo de uso de los espacios, con su
correspondiente porcentaje de potencia instalada y de consumo estimado. Todos los cálculos se adjuntan en el ANEXO C.1. Cálculo de consumos de iluminación y equipamiento del edificio.
El consumo estimado total de iluminación, 94.193,38 kWh/año, está mayorado un
30% más para tener en cuenta el consumo de energía reactiva y algunas posibles horas
de uso desconocidas. Asimismo, el consumo estimado total de equipamiento, 79.789,78
kWh/año, está mayorado un 20% para contabilizar las pérdidas por ineficiencia de la
instalación eléctrica del edificio.
Estos dos consumos finales mayorados se utilizan para estimar el consumo real que
tendría el edificio en iluminación, equipamiento y climatización.
Para estimar el consumo real del edificio respecto de los resultados de cálculo de
energía final eléctrica de Calener GT, se sigue el siguiente procedimiento:
1. Hallar consumos totales de iluminación y climatización de Calener GT.
2. Hallar la relación porcentual de las variables de cálculo de climatización: calefacción, refrigeración, ventiladores, bombas y auxiliares, de forma que la suma de ellos es el total 100%.
158
ESTUDIO DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Y VIABILIDAD PARA LA IMPLANTACIÓN DE UNA INSTALACIÓN DE CLIMATIZACIÓN MEDIANTE GEOTERMIA EN LA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR IV DE ALICANTE3. Hallar el porcentaje de consumo correspondiente a la climatización hallando
la diferencia entre los datos conocidos, el consumo total anual, según datos
reales publicados por el servicio de infraestructuras de la Universidad de
Alicante para el curso 2013/14 desde Septiembre de 2013 hasta Julio de 2014,
entre los consumos estimados de iluminación y equipamiento calculados.
4. Multiplicar los dos coeficientes porcentuales anteriores individualmente a las variables de calefacción, refrigeración, ventiladores, bombas y auxiliares, para
hallar finalmente los consumos estimados reales anuales de climatización.
Finalmente se recogen los datos de las tablas de consumo en energía final anual
en los dos casos y se compara su respectiva variación en consumos. Tabla 11. Resumen comparativo consumos Calener GT y reales estimados finales
Consumo Eléctrico
(kWh/año) Cálculo Calener GT
Cálculo Real Estimado (Curso 2013/14) Variación % GTReal Iluminación 123.484,70 94.193,38 -30,69% Equipamiento 110.703,27 79.789,78 -38,74% Climatización 326.270,60 369.750,83 14,92% Calefacción 119.082,00 139.960,25 11,76% Refrigeración 83.122,40 97.695,97 14,92% Ventiladores 71.894,40 84.499,40 14,92% Bombas y Auxiliares 52.171,80 61.318,91 14,92% ACS 0,00 0,00 - Sistema de Condensación 0,00 0,00 - Total (kWh/año) 560.458,57 557.753,00 -0,49%
Gráfica 32. Comparativa consumos mensuales eléctricos totales Reales y calculados en Calener GT
Fuente: elaboración propia según consumos reales eléctricos del curso 2013-14 y los calculados en Calener GT El informe de consumos mensuales aparece en el fichero de simulación *-usu.SIM, apartado REPORT- PS-F Energy End-Use Summary for Electricidad, así como en la tabla resumen de resultados visible desde la interfaz de Calener GT.
Gráfica 33. Consumo Eléctrico Calener GT EPS IV (kWh/año)
Fuente: gráficas de elaboración propia según los cálculos realizados en Calener GT
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Sept. Oct. Nov. Dic.
Diferencia Real-GT -3.322 -7.884 -5.506 7.378 -1.314 -3.811 -3.419 12.084 -4.700 5.132 -4.183 6.799 Calener GT 55.320 62.256 56.650 25.665 41.635 49.145 57.709 1.935 59.275 49.160 55.095 46.654 Real 2013-14 51.998 54.372 51.144 33.043 40.321 45.334 54.290 14.019 54.575 54.292 50.912 53.453 0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 45.000 50.000 55.000 60.000 65.000 C o ns umo el éc tr ic o ( k Wh )
22,03%
19,75%
21,25%
14,83%
12,83%
9,31%
58,21%
Iluminación Equipamiento Calefacción Refrigeración Ventiladores Bombas y Auxiliares160
ESTUDIO DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Y VIABILIDAD PARA LA IMPLANTACIÓN DE UNA INSTALACIÓN DE CLIMATIZACIÓN MEDIANTE GEOTERMIA EN LA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR IV DE ALICANTEGráfica 34. Consumo Eléctrico final estimado EPS IV (kWh/año)
Fuente: gráficas de elaboración propia según los cálculos realizados en Calener GT y estimados
Entre el cálculo de Calener GT y el consumo real del edificio en el curso 2013/14,
existe una 2.746 kWh/año, con una variación anual de 0,49% y mensual de 2%, excepto en el mes de Agosto, donde el edificio realmente consume mucho más de lo estimado en los horarios de uso definidos, pues se consideró que habría consumo de iluminación y equipamiento durante cuatro días del mes de Agosto.
Los resultados de cálculo totales anuales y mensuales de iluminación y climatización se consideran correctos porque se ajustan aprox. a los consumos reales del edificio. Por
tanto, se toma como válido el modelo de simulación del edificio en Calener GT, para la
propuesta de mejoras para el ahorro de consumo eléctrico del edificio, en este caso la
propuesta de implantación de una instalación geotérmica con bombas de calor agua-
agua geotérmicas para la mejora de la instalación de climatización de la Escuela Politécnica Superior IV de la Universidad de Alicante.
16,94%
14,31%
25,09%
17,52%
15,15%
10,99%
68,75%
Iluminación Equipamiento Calefacción Refrigeración Ventiladores Bombas y Auxiliares6.4. COMPARATIVA CONSUMO ELÉCTRICO DEL EDIFICIO RESPECTO
UNIVERSIDAD DE ALICANTE
El Servicio de Infraestructuras de la Universidad de Alicante publica los consumos
energéticos de electricidad y/o combustibles y de agua de todos los edificios de la
Universidad, mensuales y anuales, desde 2011 hasta la actualidad. (65)133
Gracias a la información publicada, se puede tomar como referencia para realizar una comparativa de los consumos reales con los resultados de cálculo de consumo eléctrico mensual y anual resultante de Calener GT, y medir su fiabilidad de cálculo.
Por otra parte, se ha solicitado en Oficina Técnica una lista mensual del precio de la energía eléctrica de la Universidad de Alicante para los años 2013 y 2014, con la que se puede analizar su variación y estimar un aumento anual del mismo para el estudio de viabilidad económica de las propuestas de este proyecto.
La información recibida corresponde a la facturación mensual de toda la Universidad, cobrándose conjuntamente por parte de una empresa Comercializadora y otra Distribuidora de la electricidad, que son dos empresas conocidas en España.
Aunque si no se entendió mal, la facturación realmente divide el campus universitario en diagonal, creando una división de los edificios comprendidos entre el Colegio Mayor y el Centro comercial y bancos, es decir, por una parte alrededor de 10 edificios que fueron los últimos construidos, incluido la Escuela Politécnica Superior IV, y por la otra parte el resto de edificios de la Universidad.
Analizando la lista de precios de la electricidad, que se adjunta en el ANEXO C.2, se observa que el precio de la electricidad aumenta cuando los consumos de electricidad mensuales son mayores, es decir, se interpreta que se fija un consumo medio tal que cuando se supere, aumentará proporcionalmente la tarifa eléctrica, y cuando sea inferior a éste, el precio kWh disminuirá.
En general se observa que los consumos eléctricos son menores entre los meses de Marzo y Abril, al igual que el precio del kWh eléctrico, variable entre 10-12 cent€/kWh;
133Servicio de Infraestructuras Universidad Alicante. Consumos energéticos y agua de los edificios de la Universidad de Alicante. Informe, Enero 2015.
162
ESTUDIO DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Y VIABILIDAD PARA LA IMPLANTACIÓN DE UNA INSTALACIÓN DE CLIMATIZACIÓN MEDIANTE GEOTERMIA EN LA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR IV DE ALICANTEmientras que los mayores consumos se producen entre Octubre y Enero en periodo de invierno, y en Julio en periodo de verano, con precios variables entre 15-17,8 cent€/kWh. Se denota que el precio de la electricidad de la Universidad es mucho menor que el fijado en la facturación eléctrica residencial habitual. Sin embargo, la inversión anual de la Universidad en electricidad fue de alrededor de 2,5 millones de euros en 2013 y 2014, pues hay que tener en cuenta que dispone de más de 50 edificios, además del alumbrado
exterior del campus universitario, que se supone también está incluido como Zonas
comunes.
Si se analizan las ecuaciones de la línea de tendencia de los precios kWh eléctrico de la Universidad de Alicante de los años 2013 y 2014, se observa que aunque hay subidas y bajadas de precio durante el año e incluso en 2014, que parece ser que el sumatorio mensual del año es muy cercano al del año 2013 y posiblemente inferior, el precio de la electricidad tiene una tendencia al alza en torno al 13% en los dos últimos años.
Gráfica 35. Precio electricidad Universidad de Alicante año 2013/14
En la entrada del año de 2015, en el primer trimestre el precio de la electricidad ha subido en torno al 18%, pero sólo se dispone la información hasta Noviembre de 2014 según los datos mostrados a continuación.
Tabla 12. Variación anual del precio electricidad de la Universidad Alicante año 2013/14
Línea de tendencia
precio c€/kWh eléctrico Enero Inicial Diciembre Final Variación % media precio electricidad
Ecuación año 2013 13,444 14,8768 9,63%
Ecuación año 2014 12,378 14,8768 16,80%
Promedio 2013/14 13,21%
Con esta información, se ha tomado la decisión de considerar un aumento medio anual del precio de la electricidad en la Universidad de Alicante del 10% en los próximos
años, para el estudio de viabilidad dinámico realizado para las diferentes propuestas de instalación geotérmica en el edificio. Consultar en el ANEXO E.6.
Conociendo el precio kWh de la energía eléctrica, que varía en función del consumo eléctrico mensual como se ha concluido al analizar la evolución del precio los dos últimos años, se puede estimar el coste de la electricidad que tendrá la electricidad de la Escuela Politécnica Superior IV de Alicante y los demás edificios.
Si se analiza la variación de consumo eléctrico del edificio desde el año 2011 hasta 2014, se observa una importante reducción anual del 12,82% del consumo eléctrico en 2012 y una continuada reducción del 5,62% en 2013. Entre 2013 y 2014 el consumo es similar, aunque se observa que el consumo eléctrico comprendido entre los meses de Enero a Julio y Septiembre de 2014, son sensiblemente superiores a los del año 2013.
Tabla 13. Consumo eléctrico kWh Escuela Politécnica Superior IV 2011-2014
Consumo eléctrico kWh/mes 2011 2012 2013 2014
ENERO 53.947 50.336 49.536 51.998 FEBRERO 66.156 71.439 55.718 54.372 MARZO 70.155 53.585 48.099 51.144 ABRIL 39.046 30.455 28.341 33.043 MAYO 52.664 49.313 37.923 40.321 JUNIO 54.622 50.869 39.814 45.334 JULIO 62.109 54.948 55.060 54.290 AGOSTO 22.632 16.519 16.804 14.019 SEPTIEMBRE 65.990 50.459 54.575 61.232 OCTUBRE 57.042 51.334 54.292 52.861 NOVIEMBRE 54.242 49.870 50.912 41.616 DICIEMBRE 50.283 46.005 53.453 45.578 Promedio mensual kWh 54.074 47.928 45.377 45.484 CONSUMO ANUAL kWh 648.888 575.132 544.527 545.808 Diferencia año anterior kWh 73.756 30.605 -1.281
164
ESTUDIO DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Y VIABILIDAD PARA LA IMPLANTACIÓN DE UNA INSTALACIÓN DE CLIMATIZACIÓN MEDIANTE GEOTERMIA EN LA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR IV DE ALICANTEGráfica 36. Consumo eléctrico kWh Escuela Politécnica Superior IV 2011-2014
Fuente: elaboración propia a partir de publicación de consumos edificios por Servicio Infraestructuras Universidad Alicante
http://is.ua.es/es/documentos/oficina-tecnica/archivos-consumos-ua/consumos-por-edificios-ua.pdf
Por otra parte, se cree que hay una estrecha relación entre la reducción de consumos entre el curso 2012/13 y 2013/14 y la variación del alumnado y ocupación de las aulas, tanto horaria como por ocupación del aforo de las mismas.
Se puede comprueba que la ocupación horaria total de las aulas del edificio disminuye un 12,7% entre los cursos 2012/13 y 2013/14, que los grupos de clases impartidas reducen un 6% la ocupación del aforo de las aulas, siendo al menos una disminución media de 3 alumnos por grupo y una disminución media del 17% de personas en el edificio.
Analizando todos los datos, se intuye que al disminuir la ocupación de las aulas, el edificio requiere mayor consumo de calefacción en periodo de invierno y una ligera reducción del consumo de refrigeración en periodo de verano.
Por otro lado, se estima que el consumo de iluminación se reduce ligeramente a la vez que se requiere mayor demanda de calefacción, porque suele encenderse la mitad de luces de las aulas, sobre todo en aulas pequeñas o medianas, que tienen forma más alargada en dirección a la pizarra.
Por último, se pretende comparar los consumos anuales de electricidad del edificio de la Escuela Politécnica Superior IV con el resto de edificios de la Universidad, tanto por consumos y superficie útil total.
Por lo que se observa a primera vista, la variación de consumos de electricidad de gran parte de los edificios de la Universidad de Alicante es proporcionada. Si se analizan los consumos de los años 2011 a 2014, la Escuela Politécnica Superior IV del año 2013 queda en el puesto número 9 de los edificios que más consumen anualmente.
Se analiza el año 2013 porque es muy similar al año 2014 y porque en el momento de toma de datos quedaban los últimos meses de 2014 sin contabilizar.
Se puede observar en el ANEXO C.4, que quedan en primer lugar de mayor consumo
eléctrico, en orden descendente, el edificio de la Biblioteca general, la Facultad de
Ciencias II, el Aulario I y II, Facultad de ciencias VI y I, el Centro de Proceso de Datos, la Facultad de Derecho-Paraninfo.
Por otro lado, se observa que las superficies útiles de cada edificio de la Universidad facilitadas por la Oficina Técnica de la Universidad de Alicante incluyen toda la superficie exterior de pasillos y patios del edificio, por lo que en vez de indicar una superficie útil para
la Politécnica IV de 6654 m2, indica que dispone de 10.024,83 m2.
Si se relaciona el consumo eléctrico en kWh al año de los edificios con su superficie
útil, la Politécnica IV tendría para el año 2013 una relación de 54,32 kWh/m2
*año, quedando
en el puesto número 32 de todos los edificios de la Universidad. Sin embargo, si
relacionamos el consumo de la Politécnica IV con la superficie útil de los espacios
cerrados, quedaría en el puesto 22 con 81,83 kWh/m2
*año para el año 2013 y 82,03
kWh/m2
*año para el año 2014. Hay que tener en cuenta que la Politécnica IV es un edificio
que se caracteriza por una gran superficie útil exterior de las aulas, a diferencia del resto, que suelen conformar volúmenes cerrados interconectados y disponer de patios interiores según el caso.
Si tomamos como referencia el edificio de mayor consumo de la Universidad, que
es la Biblioteca General, este requiere 164,82 kWh/m2
*año, quedando en el séptimo lugar;
es decir, se podría decir que la Biblioteca General consume por superficie el doble que la Escuela Politécnica IV, aunque el consumo total de la Biblioteca es 4,6 veces superior.
Como referencia el edificio con mayor consumo por superficie útil sería el Centro de
Proceso de Datos con 667,01 kWh/m2
*año, y como edificio destinado a docencia e
investigación sería Facultad de Ciencias III, con 199,57 kWh/m2