Una planificación bien pensada para reducir los costes de explotación

Pulgar-Pensamiento-Planificación-BaunachLas pequeñas inversiones abren un gran potencial de ahorro en Lebenshilfe Wohnwelten en Altdorf

Cuando no sólo los bajos costes de construcción, sino también los bajos costes de funcionamiento son el objetivo de la planificación de objetos, los arquitectos y planificadores deben revelar sus habilidades. Este era el objetivo de los "Mundos de la Vivienda Inclusiva" de la Lebenshilfe en la región de Núremberg para cumplir.
Con una planificación a medida y tecnología estándar, el suministro de calor y la generación de electricidad podrían optimizarse en este caso: los componentes principales de la unidad de producción combinada de calor y electricidad y el sistema de almacenamiento de calor combinan a la perfección para este fin.

Zona comunitaria

Fig. 1: Algunos espacios, como las zonas comunes interiores (foto), el vestíbulo, los pasillos o las salas de reunión de los entornos de vida inclusiva se abastecen mediante sistemas de ventilación descentralizados.

Lebenshilfe im Nürnberger Land e. V. gestiona más de 20 propiedades en las que personas con retrasos o discapacidades del desarrollo encuentran un hogar y reciben cuidados. Los residentes suelen estar asistidos por empleados permanentes de Lebenshilfe. Sin embargo, se está adoptando un nuevo enfoque en los jóvenes "Mundos Vivos Inclusivos" de Altdorf. El inmueble de Lebenshilfe, que se ocupó por primera vez en la primavera de 2016, ofrece espacio vital para personas con discapacidad y para personas sin discapacidad. Estos últimos pueden contribuir al cuidado, por ejemplo cocinando u organizando el tiempo libre de los trabajadores discapacitados, y recibir por ello una asignación honorífica a tanto alzado, lo que a su vez reduce los gastos de alquiler. Por el concepto de vida inclusiva, Lebenshilfe construyó un edificio con 26 pisos para personas con discapacidad y otros cinco para inquilinos sin discapacidad. El edificio tiene tres plantas, cada una con aproximadamente 2500 m² de superficie bruta.

En la planta baja hay un salón y una sala de conferencias, una cafetería con su propia cocina grande y varios cuartos técnicos y de servicio. En las plantas primera y primera se encuentran los pisos de los residentes -cada uno con su propio cuarto de baño y antesala-, así como dos cocinas comunes y amplias zonas comunes por planta. Además, hay un baño de enfermería y, por ejemplo, habitaciones domésticas en la zona central.

"El sentido común imperó en la planificación y la construcción".

FriWa cascada

Fig. 2: Una cascada de estaciones de agua dulce optimizada desde el punto de vista energético contribuye a maximizar la distribución de la temperatura y, por tanto, la eficiencia térmica de todo el sistema.

Alrededor de 6 millones de euros se destinaron a la construcción de los "Mundos Vivos Inclusivos". Dos tercios se financiaron mediante subvenciones y el resto fue aportado por Lebenshilfe. Dado que las Altdorfer Wohnwelten se financiaron con fondos públicos y propios y que los alquileres debían ser asequibles para los residentes, el inmueble fue proyectado por el Prof. Dipl.-Ing. Hans Peter Haid (Director Gerente de Haid+Partner GmbH Architekten+Ingenieure, Nuremberg) con el objetivo de "alta eficiencia". El arquitecto, especializado en edificios sanitarios y sociales, había hablado con los futuros residentes antes de elaborar los diseños e incorporado sus deseos e ideas al concepto. El resultado es un edificio con un revestimiento exterior muy aislado y una buena planta que prescinde de grandes fachadas acristaladas y garantiza así unos bajos costes de calefacción. La planificación del equipamiento técnico del edificio se centró en las tareas y los residentes del centro. "Para ello, un equipamiento bien pensado y fácil de usar facilita la vida a los residentes, explica el experto proyectista Roland Goetz, de Altdorf, uno de los requisitos del proyecto.

Roland-Goetz

Fig. 3: Roland Goetz, planificador especializado, delante de los distribuidores multivalor. Hacen que el retorno de un circuito de calor de alta temperatura pueda utilizarse para el flujo de un circuito de baja temperatura. Esto maximiza la dispersión de la temperatura y, por tanto, la eficiencia térmica.

Por ejemplo, los baños sin barreras pueden ampliarse con barras de apoyo adicionales y todos los lavabos del edificio son accesibles para sillas de ruedas. Incluso las características que no son directamente visibles, como las mezcladoras con protección antiquemaduras instaladas en todas partes, revelan que no se ha puesto el foco en ahorrar dinero a mala leche, sino en la seguridad y la durabilidad.

Calefacción y ventilación clásicas en los pisos

Para calentar los pisos se utilizan radiadores convencionales con válvulas termostáticas montadas bajo las ventanas. En los baños de los pisos se extrae el aire viciado o húmedo. El efecto de succión resultante garantiza un suministro constante de aire exterior a través de las salidas de aire exterior, instaladas detrás de los radiadores, bajo las ventanas. Además, todas las ventanas pueden abrirse si es necesario.
Sólo las zonas comunes y las habitaciones están completamente ventiladas mecánicamente. Para ellos, se instalan unidades de ventilación con recuperación de calor (mediante intercambiadores de calor de placas) en los muebles altos de la cocina o en los armarios altos. Las unidades alimentan las respectivas zonas de ventilación a través de conductos cortos, de modo que las pérdidas de presión se reducen al mínimo. La baja velocidad de los ventiladores y una cuidadosa carpintería garantizan que la tecnología de ventilación no sólo sea discreta desde el punto de vista visual, sino también acústico.

La cogeneración cubre la demanda básica de calor

Además de las unidades de ventilación ocultas y descentralizadas, el planificador especializado Goetz también diseñó el resto de la infraestructura técnica. Para la generación de calor, eligió una pequeña unidad de cogeneración de gas natural de Viessmann con 6 kW de potencia eléctrica y 15 kW de potencia térmica. Se complementa con una caldera de condensación de carga máxima de 80 kW. Ambos alimentan el calor a un depósito de almacenamiento intermedio de varmeco con una capacidad de unos 3 m³ de agua. "Desde el acumulador se abastece a todos los consumidores de calor de la casa", explica Goetz. "La cogeneración es lo suficientemente grande como para cubrir más de la mitad de la demanda total de calor, de modo que se cumplen los requisitos de la Ley de Calor de Energías Renovables. Por otro lado, la potencia vuelve a ser lo suficientemente pequeña como para funcionar con carga base, es decir, con tiempos de funcionamiento elevados y pocos arranques y paradas, lo que es posible gracias al uso del tanque de almacenamiento", afirma Goetz.

El funcionamiento de la unidad de cogeneración está controlado por temperatura. Si el sensor situado en la parte superior del acumulador detecta una temperatura inferior a 65 °C, la unidad de control de la cogeneración enciende el motor. Lo caliente que esté el agua en la parte inferior del acumulador, que se bombea a la unidad de cogeneración para calentarla, es irrelevante para su funcionamiento: una bomba de carga de velocidad controlada garantiza que la unidad de cogeneración funcione siempre de forma constante. Si el agua está fría, la bomba regula el caudal para que el tiempo de permanencia sea suficiente para que el agua se caliente a más de 80 °C. "Esta es la única forma de aplicar el funcionamiento de condensación que aprovecha la potencia de la cogeneración. Hay que tener en cuenta que no todas las unidades de cogeneración son adecuadas para utilizar el calor de los gases de escape con tecnología de condensación", añade el planificador, "pero el sistema instalado permite enfriar considerablemente los gases de escape y, además, se adapta perfectamente a este inmueble por su tamaño". Con hasta 75 kW, la mayor parte de la potencia calorífica está disponible para los radiadores de las habitaciones exteriores. Otro circuito de calefacción atiende las necesidades de calefacción de los baños de enfermería en las zonas centrales de las plantas con una potencia máxima de 3,5 kW a 70/50 °C de temperatura de ida/retorno. Se dispone de hasta 13,4 kW a 40/25 °C para los intercambiadores de calor de los sistemas de ventilación. La secadora industrial puede consumir otros 10 kW: la lavadora industrial también suele funcionar sin energía eléctrica de calefacción, porque los servicios del edificio le proporcionan hasta 16 l/min de agua de lluvia a una temperatura de 60 °C. Sólo se utiliza agua caliente potable para el aclarado final de la colada. Para temperaturas de lavado más altas (ropa hirviendo), la calefacción eléctrica de la lavadora pone rápidamente el agua a temperatura con 18 kW.

Colector de tres cámaras para una distribución óptima de la temperatura

Lavadora industrial

Fig. 4: La lavadora industrial (frontal) y la secadora. Ambas funcionan con el calor de la unidad de cogeneración; sólo en el programa de lavado de la cocina la lavadora se recalienta eléctricamente.

"Para conseguir la mayor distribución posible de la temperatura en el acumulador de calor, los distribuidores de tres cámaras garantizan la optimización térmica", explica Goetz. "Con estos sistemas es posible hacer que la alta temperatura de retorno de un circuito de, por ejemplo, 50 °C sea utilizable para el flujo de un sistema de baja temperatura de, por ejemplo, 40 °C - en este proyecto los sistemas de ventilación", dice. "En resumen, esta optimización hidráulica conduce a temperaturas de retorno más bajas en el tanque de almacenamiento y, por lo tanto, aumenta la eficiencia global del sistema. "El suministro de agua caliente también está diseñado para temperaturas de retorno mínimas. El agua caliente se suministra mediante calentadores de agua instantáneos varmeco, los llamados calentadores de agua fresca. Esto significa que el agua caliente de toda la casa sólo se calienta cuando es necesario utilizando el principio de flujo continuo. "Así se minimiza el riesgo de multiplicación de la legionela y se garantiza la máxima higiene", subraya Goetz. Se trata de una cascada de dos, optimizada desde el punto de vista energético, que suministra hasta 5 m³/h de agua a un máximo de 75 °C en el flujo.

Secadora

Fig. 5: La parte trasera de la lavadora sobresale en la habitación contigua. Aquí se saca la ropa limpia de la lavadora y se mete en la secadora.

La cascada también obtiene su energía térmica del acumulador de varmeco, por lo que el calor se suministra según sea necesario con la ayuda de una bomba de velocidad controlada.

Baja temperatura de retorno para la preparación de agua caliente

En el circuito de exergía optimizada, las tareas de calefacción están separadas: "La cascada de dos tuberías contiene un calentador de agua fresca sólo para el calentamiento de ACS y un segundo que cubre los picos de demanda y atempera el agua de circulación". El trazado separado de las tuberías da lugar a una baja temperatura de retorno con este sistema; en este caso, lo ideal es que el agua vuelva al depósito de almacenamiento a 35 °C. Debido a las cargas térmicas del edificio, que no dependen del tiempo, como la lavadora y la secadora que funcionan con frecuencia, la unidad de cogeneración se utiliza bien todo el año. Funciona unas 6.500 horas al año. En verano, cuando sólo se necesita agua caliente para ducharse, lavar y fregar los platos o calor para la lavandería, funciona unas ocho horas al día. "Gracias al generoso volumen del acumulador de calor y a la gran amplitud térmica, la unidad de cogeneración funciona de forma eficiente y con pocos ciclos", informa el planificador. Unos 200 arranques al año minimizan el desgaste.

Bad-Altdorf

Fig. 6: Los baños sin barreras forman parte del equipamiento básico de todos los pisos de los "Mundos vitales inclusivos" de Altdorf.

Control centralizado de la calefacción con acceso remoto

La gestión del calor se realiza mediante el sistema de control central de varmeco "VarCon 380 Pro", que permite la parametrización y la visualización de los datos de funcionamiento en la unidad o, a través de una conexión a Internet segura y protegida por contraseña, de forma remota. Por ejemplo, el sistema de control solicita el funcionamiento de la caldera si la potencia de la unidad de cogeneración no es suficiente para cubrir la demanda de calor. Por tanto, siempre se da prioridad a la CHP. El sistema de control también gestiona los circuitos de calefacción y la preparación de agua caliente, incluidas todas las bombas. Como los accionamientos de las bombas son de velocidad regulable, permiten un funcionamiento orientado a la demanda y, al mismo tiempo, con ahorro de energía.

CHP-Altdorf

Fig. 7: Las fuentes de calor pueden priorizarse en el control varmeco. De este modo, la cogeneración tiene prioridad sobre la caldera de condensación y funciona unas 6.000 horas al año.

La cogeneración cubre la mitad de la demanda de electricidad

CHP Viessmann y acumulador de calor Varmeco

Fig. 9: Una unidad de cogeneración de Viessmann (delante) y un acumulador de calor varmeco de 3 m³ (detrás a la izquierda) suministran calor a los "Mundos vitales inclusivos". El sistema se complementa con una caldera de condensación de carga máxima de 80 kW.

Lo bien que armonizan el suministro de calor y la producción de electricidad en la pequeña central de cogeneración se debe, entre otras cosas, a su preciso dimensionamiento. La carga de base en verano y la demanda de calefacción en las estaciones de transición pueden cubrirse únicamente con la cogeneración; sólo en los días relativamente fríos es necesario el uso de la caldera de condensación. "La generación simultánea de electricidad, que representa alrededor de 30 % de la producción total de la CHP, resulta excelente para suministrar energía eléctrica a la cocina, los frigoríficos y congeladores, los sistemas de ventilación o la calefacción auxiliar de la lavadora. Como resultado, sólo una décima parte de la electricidad de la cogeneración tiene que verterse a la red y 90 % se consumen inmediatamente en la casa. Esto, a su vez, cubre aproximadamente la mitad de la demanda total de electricidad", concluye Goetz.

Teniendo en cuenta la baja remuneración de la electricidad de cogeneración -en comparación con el precio de compra de la electricidad-, la simultaneidad de generación y consumo de energía eléctrica supone un ahorro adicional. Esto es posible, entre otras cosas, gracias a que el suministro y el consumo de calor están desacoplados por el acumulador de 3 m³.
Esquema eléctrico-Altdorf

Descargar el artículo técnico en PDF

Thumb-Thoughtful-Planning-for-Low-Operating-Costs-Baunach


Baunach