Obtención de líneas base: aplicación a edificios sanitarios

Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de las Tecnologías Industriales Autor: Beatriz María Calderón Escatllar Tutor: Servando Álvarez Domínguez Obtención de Líneas Base: Aplicación a Edificios Sanitarios Dep. Ingeniería Energética Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2016 2 3 Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de las Tecnologías Industriales Obtención de Líneas Base: Aplicación a Edificios Sanitarios Autor: Beatriz María Calderón Escatllar Tutor: Servando Álvarez Domínguez Catedrático Director: José Sánchez Ramos Profesor Dep. Ingeniería Energética Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2016 4 5 AGRADECIMIENTOS En primer lugar, quisiera agradecer a Servando Álvarez por darme la oportunidad de participar en este proyecto. En segundo lugar, agradecer en especial a José Sánchez por su gran ayuda y por aportarme ideas y consejos para la realización de este trabajo. Así mismo, también quisiera dar las gracias a toda mi familia por todo el apoyo que he recibido, en especial por parte de mis hermanos Luis y Nuria, por ayudarme a desconectar, porque siempre se han preocupado. Por último agradecer a todos mis amigos de la carrera por todos los momentos vividos, porque al fin vemos la luz al final del camino. Muchas gracias. Beatriz Calderón Escatllar 6 7 RESUMEN Actualmente podemos producir la energía necesaria para nuestro desarrollo económico y social, pero el futuro no es tan alentador. Debido a ello es de vital importancia el ahorro energético. A nivel europeo, la UE está llevando a cabo el programa Horizonte 2020, siendo uno de sus objetivos la reducción del consumo de energía mediante el empleo de tecnologías y servicios que hagan un uso eficiente e inteligente de la energía. En concreto, uno de los objetivos del programa es aprovechar el potencial de sistemas de calefacción y refrigeración eficaces y renovables. En la comunidad autónoma de Andalucía ha sido aprobada la Estrategia Energética de Andalucía 2020, documento estratégico que recoge las líneas principales de la política energética andaluza en el marco del Horizonte 2020. Según la Comisión Europea, el consumo de los edificios antiguos es en torno a cinco veces superior a los nuevos. Desde el punto de vista de la eficiencia energética son mejores los edificios nuevos, pero ello conlleva una gran inversión. Nuestro objetivo es disminuir el consumo en edificios antiguos, de uso terciario. Para reducir el consumo existen bastantes medidas de ahorro y eficiencia energética, sin embargo, la medición y verificación de ahorros de estas medidas no es trivial. Para ello las referencias de la temática promueven la estimación del ahorro comparando la situación mejorada medida con un valor de consumo de referencia, es decir, con el consumo que hubiera habido en el edificio si no se hubiera hecho nada en las mismas condiciones de uso y clima que tiene la situación mejorada. Es por tanto una necesidad, obtener una herramienta que nos permita estimar el consumo que hubiera habido: la línea base de consumo del edificio. Este proyecto ofrece una solución para la obtención de líneas base en edificios sanitarios grandes, tipo hospitales o Centros Hospitalarios de Alta Resolución (CHARES), ubicados en la comunidad autónoma de Andalucía. Se han elegido esta tipología de edificios por ser uno de los mayores consumidores de energía. A lo largo del documento se describe la metodología desarrollada y se aplica a tres centros situados en Utrera, Sierra Norte y Écija. El producto resultante es un modelo matemático dependiente del clima y del propio edificio que permite estimar el consumo energético de referencia del edificio. Los resultados de su aplicación desvelan errores en torno al 15% en la estimación diaria y en torno al 5% en la estimación mensual, siendo en el peor de los casos del 13%. Por estos resultados se cree que es una herramienta de enorme utilidad en la medición y verificación de ahorros en grandes edificios sanitarios. 8 9 INDICE AGRADECIMIENTOS ...................................................................................................................................................... 5 RESUMEN ........................................................................................................................................................................... 7 INDICE ................................................................................................................................................................................. 9 INDICE DE TABLAS ..................................................................................................................................................... 11 INDICE DE FIGURAS ................................................................................................................................................... 13 INDICE DE GRÁFICOS ................................................................................................................................................. 15 1. CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 17 1.1. PROBLEMÁTICA Y CONTEXTO ........................................................................................................... 17 1.2. EVALUACIÓN Y VERIFICACIÓN DE AHORROS ............................................................................. 19 1.3. EDIFICIOS TERCIARIOS: HOSPITALES ............................................................................................ 21 1.4. MODELO SIMPLIFICADO DE CARACTERIZACIÓN INVERSA INTEGRADO ....................... 25 1.4.1. DESCRIPCIÓN ................................................................................................................................... 25 1.4.2. MODELO INTEGRADO DE CONSUMO ..................................................................................... 26 1.4.3. MODELO Q-T ..................................................................................................................................... 26 1.5. OBJETIVOS DEL PROYECTO ................................................................................................................. 27 2. CAPÍTULO 2: CASO A ESTUDIO .................................................................................................................... 29 2.1. DESCRIPCIÓN HOSPITALES ................................................................................................................. 29 2.1.1. HOSPITAL DE ALTA RESOLUCIÓN DE ÉCIJA ....................................................................... 29 2.1.2. HOSPITAL DE ALTA RESOLUCIÓN DE SIERRA NORTE .................................................. 33 2.1.3. HOSPITAL DE ALTA RESOLUCIÓN DE UTRERA ................................................................ 37 2.2. DATOS DE LOS HOSPITALES ............................................................................................................... 41 2.2.1. OBTENCIÓN DE DATOS DE LOS HOSPITALES .................................................................... 41 2.2.2. CORRECIÓN Y CÁLCULOS DE DATOS DE LOS HOSPITALES ......................................... 42 3. CAPÍTULO 3: OBTENCIÓN DE LÍNEAS BASE .......................................................................................... 43 3.1. ANÁLISIS DEL CONSUMO ...................................................................................................................... 43 3.2. OBTENCIÓN DE LA DURACIÓN DE LAS ESTACIONES .............................................................. 47 3.2.1. OBTENCIÓN DE LOS MESES DE REFRIGERACIÓN............................................................ 47 3.2.2. OBTENCIÓN DE LOS MESES DE CALEFACCIÓN ................................................................. 52 3.2.3. OBTENCIÓN DE LOS MESES INTERMEDIOS ....................................................................... 55 3.3. OBTENCIÓN DE LOS PERIODOS DE REFRIGERACIÓN, CALEFACCIÓN E INTERMEDIOS 55 3.4. TIPIFICACIÓN DE LOS DÍAS DE CADA PERIODO ........................................................................ 57 16 GRÁFICO 44: CONSUMO-GH25. HOSPITAL UTRERA. AÑO 2015 .............................................................................. 76 GRÁFICO 45: CONSUMO-GH20. HOSPITAL UTRERA. AÑO 2014 .............................................................................. 77 GRÁFICO 46: CONSUMO-GH25. HOSPITAL UTRERA. AÑO 2014 .............................................................................. 77 GRÁFICO 47: MODELO REFRIGERACIÓN. HOSPITAL ÉCIJA. AÑO 14/15 ................................................................ 86 GRÁFICO 48: ERROR MODELO REFRIGERACIÓN. HOSPITAL ÉCIJA. AÑO 14/15 ................................................... 86 GRÁFICO 49: ERROR MODELO REFRIGERACIÓN. HOSPITAL ÉCIJA. AÑO 13/14 ................................................... 87 GRÁFICO 50: ERROR MODELO REFRIGERACIÓN. HOSPITAL SIERRA NORTE. AÑO 14/15 .................................. 87 GRÁFICO 51: ERROR MODELO REFRIGERACIÓN. HOSPITAL SIERRA NORTE. AÑO 13/14 .................................. 88 GRÁFICO 52: ERROR MODELO REFRIGERACIÓN. HOSPITAL UTRERA. AÑO 2015 ................................................ 88 GRÁFICO 53: ERROR MODELO REFRIGERACIÓN. HOSPITAL UTRERA. AÑO 2014 ................................................ 89 GRÁFICO 54: MODELO CALEFACCIÓN. HOSPITAL ÉCIJA. AÑO 14/15 .................................................................... 90 GRÁFICO 55: ERROR MODELO CALEFACCIÓN. HOSPITAL ÉCIJA. AÑO 14/15 ....................................................... 90 GRÁFICO 56: ERROR MODELO CALEFACCIÓN. HOSPITAL ÉCIJA. AÑO 13/14 ....................................................... 91 GRÁFICO 57: MODELO INTERMEDIO. HOSPITAL ÉCIJA. AÑO 14/15 ...................................................................... 92 GRÁFICO 58: ERROR MODELO INTERMEDIO. HOSPITAL ÉCIJA. AÑO 14/15 ......................................................... 93 GRÁFICO 59: ERROR MODELO INTERMEDIO. HOSPITAL ÉCIJA. AÑO 13/14 ......................................................... 93 GRÁFICO 60: ERROR MODELO INTERMEDIO. HOSPITAL SIERRA NORTE. AÑO 14/15 ........................................ 94 GRÁFICO 61: ERROR MODELO INTERMEDIO. HOSPITAL SIERRA NORTE. AÑO 13/14 ........................................ 94 GRÁFICO 62: ERROR MODELO INTERMEDIO. HOSPITAL UTRERA. AÑO 2015 ...................................................... 95 GRÁFICO 63: ERROR MODELO INTERMEDIO. HOSPITAL UTRERA. AÑO 2014 ...................................................... 95 GRÁFICO 64: MODELO ANUAL. HOSPITAL ÉCIJA. AÑO 14/15................................................................................. 96 GRÁFICO 65: ERROR MODELO ANUAL. HOSPITAL ÉCIJA. AÑO 14/15 .................................................................... 97 GRÁFICO 66: MODELO ANUAL. HOSPITAL SIERRA NORTE. AÑO 14/15 ............................................................... 97 GRÁFICO 67: ERROR MODELO ANUAL. HOSPITAL SIERRA NORTE. AÑO 14/15................................................... 98 GRÁFICO 68: MODELO ANUAL. HOSPITAL UTRERA. AÑO 2015 .............................................................................. 98 GRÁFICO 69: ERROR MODELO ANUAL. HOSPITAL UTRERA. AÑO 2015 ................................................................. 99 GRÁFICO 70: MODELO MENSUAL. HOSPITAL ÉCIJA. AÑO 14/15......................................................................... 100 GRÁFICO 71: 2. MODELO MENSUAL. HOSPITAL ÉCIJA. AÑO 14/15 .................................................................... 100 GRÁFICO 72: MODELO MENSUAL. HOSPITAL ÉCIJA. AÑO 13/14......................................................................... 101 GRÁFICO 73: MODELO MENSUAL. HOSPITAL SIERRA NORTE. AÑO 14/15 ....................................................... 102 GRÁFICO 74: 2. MODELO MENSUAL. HOSPITAL SIERRA NORTE. AÑO 14/15 ................................................... 103 GRÁFICO 75: MODELO MENSUAL. HOSPITAL SIERRA NORTE. AÑO 13/14 ....................................................... 104 GRÁFICO 76: MODELO MENSUAL. HOSPITAL UTRERA. AÑO 2015 ...................................................................... 105 GRÁFICO 77: 2. MODELO MENSUAL. HOSPITAL UTRERA. AÑO 2015 ................................................................. 105 GRÁFICO 78: MODELO MENSUAL. HOSPITAL UTRERA. AÑO 2014 ...................................................................... 106 17 1. CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN 1.1. PROBLEMÁTICA Y CONTEXTO La energía es necesaria para nuestro desarrollo económico y social, así como para mantener nuestro estilo de vida. Gracias a ella son posibles el uso de sistemas de calefacción, refrigeración, la industria, el transporte y aparatos eléctricos y electrónicos. Sin embargo, el ritmo de consumo energético actual pone en peligro esta calidad de vida. Actualmente podemos producir la energía necesaria para estas actividades, pero el futuro no es tan alentador. La energía es un bien escaso que debemos respetar y cuidar entre todos. Por ello es de vital importancia el ahorro energético. Las causas por las que debemos ahorrar energía son diversas. Una de las principales causas es el agotamiento de las energías no renovables, debido a que estas energías tienen un ciclo de formación de millones de años, por lo que al ritmo de consumo actual, terminarán agotándose o dejarán de ser económicamente rentables. España es un país con una gran dependencia energética del exterior, con una contribución de energía nuclear y las denominadas energías fósiles (gas natural, petróleo y carbón) al conjunto de la producción energética de un 91%. Por otro lado, de la transformación, transporte y uso final de la energía se derivan importantes impactos medioambientales, como residuos, emisiones atmosféricas y contaminación de aguas y suelos. Un ejemplo de ello es el abastecimiento energético a partir de energías fósiles ya que necesitan un proceso de combustión que se produce en centrales térmicas para producir electricidad; o localmente, en calderas y motores de vehículos. Esta combustión da lugar a la formación de CO2, el principal gas de efecto invernadero, y a la emisión de otros gases y partículas contaminantes que dañan la salud. Otra de las causas por la que se debe ahorrar es la inseguridad del abastecimiento energético. [11] Un buen ejemplo en este caso es la dependencia energética externa de la Unión Europea que registra un aumento constante. La UE cubre sus necesidades energéticas en un 50 % con productos importados y, de no hacer nada, de aquí a 2020 ese porcentaje ascenderá al 70 %. Esa dependencia externa acarrea riesgos económicos, sociales, ecológicos y físicos para la UE. Esta vulnerabilidad resulta patente en las escaladas de los precios del petróleo que se han vivido desde el año 2008. En los próximos años los problemas anteriores se agravarán. Es por ello que la UE está llevando a cabo el programa Horizonte 2020, programa de investigación e innovación de la UE que abarca el periodo 2014-2020. [12] Sus objetivos son varios, siendo uno de ellos la energía segura, limpia y eficiente, realizando la transición a un sistema energético fiable, asequible, que goce de aceptación pública, sostenible y competitiva, con el propósito de reducir la dependencia respecto de los combustibles fósiles en un contexto de creciente escasez de recursos, aumento de las necesidades de energía y cambio climático. CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN 18 En el siguiente gráfico se representa el consumo energético de España desde el año 1995 hasta el año 2010. Se observa que a lo largo de los años dicho consumo ha ido aumentando. Figura 1: Evolución del consumo de energía final por fuentes. Fuente: SEE Por ello, el programa Horizonte 2020 se centra entre otras acciones, en la reducción del consumo de energía mediante un uso inteligente y sostenible. Para ello prevé lanzar al mercado tecnologías y servicios que hagan posible un uso eficiente e inteligente de la energía; así como aprovechar el potencial de sistemas de calefacción y refrigeración eficaces y renovables. En concreto, en la comunidad autónoma de Andalucía, ha sido aprobada en octubre de 2015 la Estrategia Energética de Andalucía 2020, documento estratégico que recoge las líneas principales de la política energética andaluza en el Horizonte 2020. La Estrategia recoge cinco Programas de Actuación: Energía Inteligente, Mejora de la Competitividad, Mejora de las Infraestructuras y Calidad de los Servicios Energéticos, Cultura Energética y Gestión Energética en las Administraciones Públicas de Andalucía. Su ejecución se realiza mediante Planes de Acción a lo largo del periodo de vigencia, actuando en todos los sectores de la sociedad andaluza. [1] REDEJA es la Red de Energía de la Junta de Andalucía, destinada a impulsar dentro de la administración andaluza principios de ahorro y diversificación energética e implantar en sus edificios instalaciones de energías renovables. Con su creación, por acuerdo del Consejo de Gobierno de 26 de junio de 2007, se interioriza en la administración de la Junta de Andalucía lo recogido en la Ley 2/2007, de 27 de marzo, de fomento de las energías renovables y del ahorro y la eficiencia energética en Andalucía. [2] Según la Comisión Europea, los edificios nuevos consumen en calefacción entre tres y cinco litros de combustible al año por metro cuadrado, y en el caso de los existentes 25 litros [13]. Si los edificios antiguos consumen en torno a cinco veces más que los nuevos, desde el punto de vista de la eficiencia energética son mejores los edificios nuevos, pero ello conlleva una gran inversión. Por ello, el presente proyecto está destinado a la medición y valoración de consumos en edificios antiguos terciarios, concretamente en hospitales, para así de esta manera disminuir dichos consumos. 19 1.2. EVALUACIÓN Y VERIFICACIÓN DE AHORROS La “Medida y Verificación” (M&V) es un proceso que consiste en utilizar la medida, para determinar de forma fiable el ahorro real generado en una instalación, dentro de un programa de gestión de la energía. [5] La medida y verificación del ahorro energético alcanzado juegan un papel fundamental para la empresa o entidad que persigue conseguir mayores niveles de eficiencia. Es básica para la competitividad empresarial, ya que aumenta el beneficio económico. Esta importancia ha contribuido a la creación de Empresas de Servicios Energéticos especializadas en la mejora de la eficiencia energética, en instituciones, empresas y edificios. [14] La guía de evaluación y verificación de ahorros en contratos de Servicios Energéticos incluye: Figura 2: Alcance de un servicio energético. Fuente: EoEnergia La capitalización pública, social y mediática del esfuerzo de eficiencia por parte de la empresa o entidad afectada sólo es posible con transparencia y con criterios de medida y verificación sólidas y reconocidas. Los ahorros son la ausencia de consumo de energía, por lo que no podemos “medir” los ahorros directamente. El consumo de energía es medido antes y después de implementar la medida de eficiencia energética, realizando los ajustes necesarios, para que las situaciones de antes y después sean las mismas y se puedan comparar los consumos ajustados entre sí. [5] Para ello es necesario establecer el consumo de referencia del cliente, acordar el procedimiento de cálculo de los ahorros e implementar los equipos y procedimientos necesarios para su correcta medición. 20 International Performance Measurement and Verification Protocol (IPMVP) es un protocolo desarrollado por EVO (Efficiency Valuation Organization), organización estadounidense sin ánimo de lucro. Define los principios por los que se tiene que guiar y las posibles opciones a utilizar para realizar un plan de medida de los ahorros energéticos logrados. Los planes de medida y verificación acordes con IPMVP proporcionan seguridad a todas las partes implicadas (usuario de la instalación, empresa de servicios energéticos, entidad financiera…), ya que posee un reconocimiento internacional. IPMVP es una guía respecto a las prácticas más comunes relacionadas con la medida, el cálculo y la elaboración de los informes demostrativos de ahorros. Establece métodos para determinar los ahorros después de la implementación del proyecto. Éstos, poseen distintos niveles de precisión y coste. El protocolo especifica los aspectos claves que deben ser abordados en el desarrollo del Plan de Medida y Verificación para un proyecto específico. No es una norma, por lo que no es de obligado cumplimiento. [5] La ecuación básica para el cálculo del ahorro energético según IPMVP es la siguiente: [5] Ahorro de Energía = (Energía Período de Referencia – Energía Período Demostrativo de Ahorro) Ajustes Figura 3: Ahorro energético. Fuente: EVO - IPMVP El periodo de referencia se establece con el fin de representar todos los modos de operación de la instalación. Este periodo tiene que abarcar un ciclo operativo completo, desde el consumo de energía máximo al mínimo. [5] El usuario de los informes puede determinar la duración del período demostrativo de ahorro. Dicho período tiene que abarcar al menos un ciclo operativo normal de la instalación o de los equipos para conseguir una completa caracterización de la efectividad del ahorro en todas las condiciones normales de operación. [5] Para un correcto cálculo del ahorro obtenido son necesarios una serie de ajustes. Los ajustes pueden ser rutinarios o no rutinarios. Los ajustes rutinarios son debidos a parámetros que influyen en la 21 energía y que experimentan variaciones durante el período demostrativo de ahorro. Ejemplos de ello son la temperatura exterior, el nivel de producción, la duración de los periodos de medida… Los ajustes no rutinarios son debidos a parámetros que influyen en la energía y que no se prevé que cambien en el tiempo. Afectan al consumo de energía. Algunos ejemplos son el tamaño de la instalación, la maquinaria utilizada, el nivel de iluminación, el volumen a climatizar, etc. [5] Los ajustes pueden ser triviales, simples o complejos en función de la necesidad de precisión, la complejidad de los factores que condicionan el consumo de energía, la cantidad de equipos incluidos en el cálculo de ahorros y el presupuesto disponible. [5] Es necesario medir el ahorro energético para aumentar el beneficio económico, disminuir el consumo de energía, y verificar el cumplimiento de condiciones contractuales en la implementación de una mejora y su implementación en otras instalaciones similares. No obstante, estos planes de mejora presentan barreras para su implantación. Entre ellas destacan dos aspectos. En primer lugar, implican inversiones, que en algunos casos pueden llegar a ser significativas y por otro lado la incertidumbre con respecto al ahorro conseguido. Sin embargo, estudios realizados en Estados Unidos calculan que el coste añadido de implantar medidas de eficiencia energética que se realizan bajo una metodología rigurosa de evaluación y seguimiento de los ahorros se estima de un 5% del coste de inversión de las medidas, recuperandose dicha inversión en un periodo corto de tiempo gracias a los ahorros conseguidos. Así mismo, concluyen que la implantación de medidas bajo una metodología rigurosa implica un ahorro de un 20-30% de más energía que las inversiones sin ninguna metodología de medición y verificación. [3] La fundación EnergyLab y la Efficiency Valuation Organization Inc (EVO) han firmado un acuerdo de colaboración "con el propósito de difundir el uso del Protocolo Internacional de Medida y Verificación de ahorros energéticos" en España. [6] El protocolo de medida y verificación de ahorros está dirigido a las empresas de servicios energéticos, a las comercializadoras y distribuidoras de energía, y a la industria en general, "que pueden utilizarlo para valorar y mejorar el rendimiento de sus instalaciones". Según la fundación, la documentación del Protocolo (IPMVP) recoge "las mejores técnicas para la verificación de los resultados obtenidos en el campo de la eficiencia energética, eficiencia en el uso del agua y proyectos de energías renovables en instalaciones industriales y comerciales". El protocolo es reconocido, en todo el mundo, como método de evaluación de ahorros energéticos obtenidos por medidas de eficiencia. [6] 1.3. EDIFICIOS TERCIARIOS: HOSPITALES Los centros tratados en el presente proyecto corresponden a Centros Hospitalarios de Alta Resolución (CHARE). Son centros sanitarios de ámbito local o comarcal, de menor envergadura que los hospitales convencionales pero dotados de una avanzada tecnología. Actualmente existe una docena de ellos en las ocho provincias andaluzas. Los hospitales destacan como un grupo de edificios particularmente intensivos en el consumo de energía. No sólo porque deben estar operativos las veinticuatro horas del día y los 365 días del año, 22 sino incluso por la constante necesidad de disponibilidad de requisitos especiales de climatización y calidad del aire y control de enfermedades. Actualmente en España hay 764 hospitales entre públicos y privados. Los hospitales españoles tienen una alta variabilidad de consumos en función del estado de las instalaciones y de su tipología. Un hospital puede consumir entre 20-60 mil kWh por cama, lo que implicaría entre 180 y 580 euros al mes. Por metro cuadrado equivale entre 150 kWh y 350 kWh. El consumo de los hospitales implica aproximadamente un 2% del consumo sobre el total del país. El consumo de energía cada vez mayor y el aumento significativo de los costes de dicha energía han hecho que la eficiencia energética sea una constante preocupación para los gestores de los hospitales existentes, con el fin de reducir las necesidades energéticas y ahorrar en costes de funcionamiento, sin perder confort ni calidad. [9] [8] Además del ahorro económico, otras ventajas de la mejora de eficiencia son: - Mejores condiciones y mayor confort para los pacientes y trabajadores del hospital. - Cumplimiento de normativas en materia de consumo energético y eficiencia. - Efecto positivo sobre la imagen del hospital a través de una publicidad adecuada de las mejoras introducidas y los resultados obtenidos, lo que a su vez puede conllevar beneficios económicos. - Concienciación social. - Beneficios sobre el medio ambiente, ya que un menor consumo energético implica una menor emisión de gases de efecto invernadero. Entre las mejoras que se pueden introducir en un hospital con el objetivo de mejorar la eficiencia energética destacan las referentes a los sistemas de climatización e iluminación, puesto que son los que presentan las mejores oportunidades de ahorro. [8] Generalmente, los establecimientos sanitarios consumen energía eléctrica para su consumo en maquinaria de diagnóstico, quirófanos, equipos informáticos, alumbrado, climatización, etc. Se están implantando, cada vez con mayor frecuencia, equipos de climatización con bombas de calor, que permiten el suministro de calefacción durante los meses fríos. Por otra parte, estos centros consumen algún combustible que se utiliza para la producción de agua caliente sanitaria y para calefacción si no se dispone de bomba de calor. A la hora de realizar la distribución del consumo energético se observa que, debido a la gran variedad de tipos de establecimientos, situación geográfica, combustibles y fuentes de energía utilizadas, es difícil hacer una distribución estándar del consumo de energía en este sector, ya que existe una gran variedad en los porcentajes de consumo de los diferentes servicios que suministra. No obstante, el consumo energético principal de este tipo de instalaciones corresponde a la maquinaria, principalmente climatización, por su fundamental importancia en la atención sanitaria. 23 Figura 4: Desglose del consumo en hospitales. Fuente: IPSOM Los sistemas de climatización son la principal fuente de consumo en una instalación sanitaria. Se pueden llegar a conseguir ahorros entre un 10% y un 40% gracias a la optimización de las instalaciones. Una zona que requiere especial atención en el diseño e integración de la climatización en los espacios es el área quirúrgica. Estas zonas funcionan con caudales de aire elevados y necesitan las máximas garantías sanitarias. Para conseguirlo funcionan con climatizadores que tratan únicamente aire exterior (no se recircula el aire extraído) y con sistemas de filtrado de alta eficacia. Los filtros utilizados y los caudales que se manejan implican que la energía necesaria para impulsar el aire en estos espacios es mayor que en otras zonas del edificio, por ello se debe cuidar la instalación de los equipos en zonas que tengan fácil acceso para tomar el aire exterior y expulsar el aire extraído y en las que los recorridos de conductos hasta las salas sea lo más directo y corto posible, evitando codos y largos recorridos en los conductos, que son zonas donde se puede acumular suciedad e implican mayor energía para el transporte del aire. [9] La norma UNE-EN ISO 50001:2011 establece los requisitos que debe poseer un Sistema de Gestión Energética, con el fin de realizar mejoras continuas y sistemáticas del rendimiento energético de las organizaciones. Estudios realizados por la Energy Information Administration en el año 2010, estimaron que al implementar esta norma internacional, podría influir en el ahorro de un 60% del consumo de energía del mundo. La solicitud a la ISO, fue efectuada por la Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial (ONUDI), como respuesta efectiva al cambio climático y a la proliferación de normas nacionales de gestión de la energía. [7] Establece los requisitos para implementar, mantener y mejorar un sistema de gestión de la energía. Proporciona al sector público y privado las estrategias de gestión para aumentar la eficiencia energética, reducir costos y mejorar el desempeño energético. Ayuda a las organizaciones a hacer un mejor uso de sus activos disponibles que consumen energía. [7] [7] Los objetivos específicos de dicha norma son: 24 - Fomentar eficiencia energética en las organizaciones. - Fomentar el ahorro de energía. - Fomentar la mejora en el desempeño energético. - Disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero que provocan el cambio climático. - Garantizar el cumplimiento de la legislación energética. - Incrementar el aprovechamiento de energías renovables o excedentes. Así mismo, la norma ISO 50006: 2014, Sistemas de gestión energética – mide el rendimiento energético utilizando líneas de base de energía (ENB) y los indicadores de rendimiento energético (ENPI). Establece los principios generales que proporcionan orientación práctica sobre cómo cumplir con los requisitos de la norma ISO 50001, y por lo tanto gestionar su energía rendimiento. Por ello, para estimar los consumos se ha utilizado el método de la línea base puesto que proporciona una base de conocimiento que permite evaluar el impacto de medidas de mejora de la eficiencia energética. 25 1.4. MODELO SIMPLIFICADO DE CARACTERIZACIÓN INVERSA INTEGRADO 1.4.1. DESCRIPCIÓN [10] El fundamento del modelo que a continuación se describe, viene precedido por la aplicación de las funciones de transferencia en la edificación. Se conoce como función de transferencia, la relación existente entre las respuestas de un instante dado y los valores de la excitación en el mismo instante y en los precedentes. Para su resolución basta evaluar la respuesta del sistema, a lo largo del tiempo, y los de la propia excitación. En los modelos de función de transferencia, el objetivo es relacionar dos o más series temporales elaborando modelos causales de predicción. Se considera que existe una serie temporal denominada respuesta (variable objetivo) relacionable como función de una u otras series temporales (excitaciones) que se denominan variables independientes. El acoplamiento entre excitación y respuesta es tal que según el caso podrían ser intercambiables. Un ejemplo: en funciones de transferencia en las que los flujos de calor se expresan en función de temperaturas se puede dar la vuelta y expresar las temperaturas en función de los flujos. Asimilando las funciones de transferencia y aplicando su fundamento, el modelo resultante para la caracterización térmica inversa queda de la siguiente forma: Donde: es la variable objetivo son las variables independientes o excitaciones (i=1…m) son los coeficientes de ajuste de cada variable Yi son los denominadores o dependencias de la variable objetivo con el pasado Estas variables excitadoras deben elegirse de acuerdo al sistema a caracterizar y a la influencia de las mismas sobre este. Por ejemplo, es habitual relacionar las cargas térmicas en los espacios de un edificio con las siguientes variables: - Temperatura del aire exterior - Radiación - Fuentes internas: ocupación, iluminación, equipos… - Temperatura del aire interior En edificación, el efecto de la inercia térmica se traduce en un desfase de tiempo, entre la excitación y la respuesta, y un amortiguamiento entre las ganancias instantáneas y las cargas reales sobre el 32 El sistema de calefacción está formado por una caldera. También se disponen de diversas bombas de calor cuyas unidades terminales son tipo Split. Por último, el sistema de placas solares térmicas es usado tanto para calefacción como para ACS. Su superficie es de 60 m2. 33 2.1.2. HOSPITAL DE ALTA RESOLUCIÓN DE SIERRA NORTE 2.1.2.1. Ubicación del edificio El Hospital de Alta Resolución de Sierra Norte se encuentra en Constantina, Sevilla, concretamente en la calle Doctor Larrauri s/n, CP 41450. Se trata de un complejo hospitalario. Se adjunta documentación gráfica donde se observa dicha localización. Figura 9: Ubicación Hospital Sierra Norte. Fuente: Google Maps Su longitud y latitud son: Longitud 5° 37' 9.22" O Latitud 37° 51' 44.42" N Tabla 4: Longitud, latitud Hospital Sierra Norte 2.1.2.2. Descripción del edificio El Hospital de Alta Resolución de Sierra Norte, en adelante Hospital de Sierra Norte, es un edificio construido en el año 2007. No se ha realizado ninguna reforma de importancia desde su construcción. El hospital posee una superficie construida de 6700 m2, con una superficie útil de 2037.05 m2. 34 Figura 10: Fotografía 1 Hospital Sierra Norte. Fuente: EmpresasConSalud Figura 11: Fotografía 2 Hospital Sierra Norte. Fuente: Google Maps El edificio dispone de planta baja, primera planta, segunda planta, planta -1 y planta -2. En la planta -2 se encuentran los laboratorios, unos aseos, un almacén y la oficina del almacén. En la planta -1 se encuentra un área de fisioterapia, vestuarios, almacenes y aseos. En la planta baja se encuentran diferentes consultas, zona de urgencias, aseos, la recepción, salas de espera, etc. 35 En la primera planta se encuentran diversas consultas, quirófanos, aseos, almacenes y áreas de descanso. En la segunda planta se encuentran diferentes almacenes y aseos. De manera general: Superficie acondicionada frío 90% Superficie acondicionada calor 90% Superficie ventilada sin climatizar 10% Tabla 5: Superficie acondicionada Hospital Sierra Norte La ocupación media mensual se adjunta en la siguiente tabla: Enero 70% Febrero 70% Marzo 70% Abril 50% Mayo 50% Junio 70% Julio 70% Agosto 70% Septiembre 50% Octubre 50% Noviembre 70% Diciembre 70% Tabla 6: Ocupación mensual Hospital Sierra Norte Figura 12: Fotografía 3 Hospital Sierra Norte. Fuente: Google Maps 36 2.1.2.3. Descripción del sistema de climatización y ACS El sistema de climatización está compuesto por dos plantas enfriadoras para enfriar agua para refrigeración y dos calderas para calentar agua para calefacción y ACS. Así mismo, se disponen de cinco radiadores eléctricos para el sistema de calefacción. El hospital dispone de un sistema de placas solares térmicas para calentar agua de ACS. El sistema de refrigeración está compuesto por dos enfriadoras que mediante una serie de motores bombea agua a los climatizadores y fan-coils para acondicionar la zona asignada. El sistema de calefacción está formado por dos calderas que calientan el agua enviada mediante sistemas de bombeo a los diferentes equipos consumidores (fan-coils y climatizadores). También se disponen de cinco radiadores eléctricos. Por último, el sistema de ACS dispone de un circuito primario formado por las placas solares térmicas con una superficie de 26 m2. 37 2.1.3. HOSPITAL DE ALTA RESOLUCIÓN DE UTRERA 2.1.3.1. Ubicación del edificio El HOSPITAL DE ALTA RESOLUCIÓN DE UTRERA se encuentra en la localidad de Utrera, Sevilla, concretamente en la avenida Brigadas Internacionales s/n, CP 41710. Se adjunta documentación gráfica donde se observa dicha localización. Figura 13: Ubicación hospital Utrera. Fuente: Google Maps Su longitud y latitud son: Longitud 5° 47' 5.54" O Latitud 37° 10' 33.51" N Tabla 7: Longitud, latitud Hospital Utrera 2.1.3.2. Descripción del edificio El Hospital de Alta Resolución de Utrera es un edificio construido en el año 2005. Las distintas instalaciones se han ido inaugurando a lo largo del año 2007 hasta entrar en pleno funcionamiento el pasado año. 38 Figura 14: Fotografía 1 Hospital Utrera El Hospital está compuesto por cinco módulos unidos entre ellos por pasillos. El edificio dispone de una planta sótano, una planta baja, primera planta y azotea. En la planta sótano se encuentran despachos y salas técnicas, cocina, lavandería, vestuarios y aparcamiento privado. En la planta baja se encuentran diversas oficinas y despachos de administración del hospital, la recepción, salas de consultas externas, una zona para urgencias, salas de radioanálisis, etc. En la primera planta se encuentra la hospitalización polivalente, la farmacia, un área quirúrgica y diversas salas de espera. En la azotea se encuentran instaladas diferentes plantas enfriadoras para la climatización del recinto y placas solares térmicas para ACS. En el exterior se encuentra un helipuerto y diferentes accesos en zona de urgencias y entrada principal del hospital. Figura 15: Fotografía 2 Hospital Utrera. Fuente: Google Maps La ocupación media mensual se adjunta en la siguiente tabla: 39 Enero 60% Febrero 75% Marzo 76% Abril 80% Mayo 80% Junio 70% Julio 65% Agosto 70% Septiembre 75% Octubre 80% Noviembre 80% Diciembre 80% Tabla 8: Ocupación mensual Hospital Utrera Figura 16: Fotografía 3 Hospital Utrera. Fuente: Google Maps 2.1.3.3. Descripción del sistema de climatización y ACS El sistema de climatización está compuesto por dos plantas enfriadoras para enfriar agua para climatización y diversas calderas para calentar agua para calefacción. Dispone de un sistema de placas solares térmicas para calentar agua de ACS (este sistema dispone de una caldera de apoyo donde su régimen de funcionamiento es muy bajo). El sistema de refrigeración está compuesto por dos enfriadoras (condensación por aire) que mediante una serie de motores bombea agua a los climatizadores y fan-coils para acondicionar la zona asignada. El sistema de calefacción está formado por diversas calderas que calientan el agua enviada mediante sistemas de bombeo a los diferentes equipos consumidores (fan-coils y climatizadores). Para la distribución de aire caliente o enfriado se utilizan diversos climatizadores y fan-coils distribuidos por todo el edificio con un control informático para optimizar los parámetros de funcionamiento del sistema. Por último, el sistema de ACS dispone de un circuito primario formado por las placas solares térmicas y un depósito acumulador-intercambiador. Existe un circuito primario para la impulsión del 40 agua calentada a los depósitos. El circuito secundario son bombas que hacen llegar el agua a los centros de consumo. 41 2.2. DATOS DE LOS HOSPITALES 2.2.1. OBTENCIÓN DE DATOS DE LOS HOSPITALES En primer lugar, los datos de consumo total con los que se ha trabajado en el proyecto han sido los aportados por la Agencia Andaluza de la Energía, desde ahora AAE. Estos datos consisten en el consumo total del edificio durante dos años consecutivos. El consumo ha sido obtenido gracias a los contadores que se encuentran en cada uno de los hospitales analizados en el presente proyecto. Los contadores miden el consumo cada 15 minutos, y por ello los datos aportados por la AAE son cada 15 minutos. Los periodos del consumo aportado por la AAE del Hospital de Écija son: 01/11/2013 – 31/10/2014 01/11/2014 – 31/10/2015 Los periodos del consumo aportado por la AAE del Hospital de Sierra Norte son: 01/11/2013 – 31/10/2014 01/11/2014 – 31/10/2015 Los periodos del consumo aportado por la AAE del Hospital de Utrera son: 01/01/2014 – 31/12/2014 01/01/2015 – 31/12/2015 Los datos han sido aportados mediante el programa Microsoft Excel. El número total de documentos aportados por la AAE han sido de seis documentos Microsoft Excel, uno por año y hospital. En segundo lugar, los datos climáticos han sido obtenidos de la aplicación SiAR del Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente. A través de la Subdirección General de Regadíos y Economía del Agua, ésta pone a disposición de los usuarios toda la información recogida a través de la Red de estaciones agrometeorológicas de SiAR. Las estaciones usadas en cada hospital han sido las más cercanas a la localización de los edificios. La estación usada en cada hospital se observa en la siguiente tabla: HOSPITAL ESTACIÓN Écija Écija Sierra Norte Lora del Río Utrera Los Morales Tabla 9: Estaciones hospitales La aplicación SiAR aporta los datos climáticos cada media hora, mediante el programa Excel. 48 Gráfico 8: Junio, julio. Hospital Écija. Año 14/15 Gráfico 9: Junio, julio, agosto. Hospital Écija. Año 14/15 Al añadir el mes de agosto, los tres meses poseen la misma tendencia lineal. El mes de septiembre también sigue la misma tendencia lineal. JUNIO JULIO 200000 250000 300000 350000 400000 450000 7 12 17 22 27 32 Consumo (kWh/mes) Text (ºC) 2014 - 2015 JUNIO JULIO AGOSTO 200000 250000 300000 350000 400000 450000 7 12 17 22 27 32 Consumo (kWh/mes) Text (ºC) 2014 - 2015 49 Gráfico 10: Junio, julio, agosto, septiembre. Hospital Écija. Año 14/15 Octubre también sigue dicha tendencia, pero con un consumo mucho menor. Gráfico 11: Junio, julio, agosto, septiembre, octubre. Hospital Écija. Año 14/15 Se observa que mayo también sigue dicha tendencia. JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE 200000 250000 300000 350000 400000 450000 7 12 17 22 27 32 Consumo (kWh/mes) Text (ºC) 2014 - 2015 JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE 200000 250000 300000 350000 400000 450000 7 12 17 22 27 32 Consumo (kWh/mes) Text (ºC) 2014 - 2015 50 Gráfico 12: Junio, julio, agosto, septiembre, mayo. Hospital Écija. Año 14/15 De cada hospital estudiado se dispone del consumo de dos años consecutivos, por ello comprobamos lo anteriormente estudiado en el año 14/15 en el año 13/14. Los pasos a seguir son los mismos. Se comienza con el mes de junio. Gráfico 13: Junio. Hospital Écija. Año 13/14 Se añade el mes de julio, y posteriormente el mes de agosto. MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE 200000 250000 300000 350000 400000 450000 7 12 17 22 27 32 Consumo (kWh/mes) Text (ºC) 2014 - 2015 JUNIO 200000 250000 300000 350000 10 15 20 25 Consumo (kWh/mes) Text (ºC) 2013 - 2014 51 Gráfico 14: Junio, julio. Hospital Écija. Año 13/14 Gráfico 15: Junio, julio, agosto. Hospital Écija. Año 13/14 Por último, se añade el mes de septiembre. En el año 2014 se confirma que los meses de junio, julio, agosto y septiembre pertenecen a los meses de refrigeración. JUNIO JULIO 200000 250000 300000 350000 400000 10 15 20 25 30 Consumo (kWh/mes) Text (ºC) 2013 - 2014 JUNIO JULIO AGOSTO 200000 250000 300000 350000 400000 10 15 20 25 30 Consumo (kWh/mes) Text (ºC) 2013 - 2014 52 Gráfico 16: Junio, julio, agosto, septiembre. Hospital Écija. Año 13/14 Octubre presenta un consumo mucho menor, al igual que mayo, por ello no se han considerado meses de refrigeración. Gráfico 17: Junio, julio, agosto, septiembre, mayo, octubre. Hospital Écija. Año 13/14 Por lo tanto, los meses de refrigeración son junio, julio, agosto y septiembre. 3.2.2. OBTENCIÓN DE LOS MESES DE CALEFACCIÓN Los meses de calefacción han sido obtenidos mediante el mismo método utilizado para la obtención de los meses de refrigeración. Se ha comparado la tendencia lineal que sigue el consumo con la temperatura. A mayor consumo, menor temperatura. Si al añadir un mes la línea de tendencia varía demasiado, dicho mes no sería de calefacción. Se comienza con el mes de noviembre, puesto que como se ha comprobado antes, la tendencia a disminuir del consumo al aumentar temperatura es evidente en las gráficas anteriormente estudiadas. JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE 200000 250000 300000 350000 400000 10 15 20 25 30 Consumo (kWh/mes) Text (ºC) 2013 - 2014 JUNIO JULIO AGOSTO 200000 250000 300000 350000 400000 10 15 20 25 30 Consumo (kWh/mes) Text (ºC) 2013 - 2014 MAYO JUNIO JULIO AGOSTO 200000 250000 300000 350000 400000 10 15 20 25 30 Consumo (kWh/mes) Text (ºC) 2013 - 2014 SEPTIEMBRE OCTUBRE SEPTIEMBRE 53 Gráfico 18: noviembre. Hospital Écija. Año 14/15 Se añade el mes de diciembre. Gráfico 19: noviembre, diciembre. Hospital Écija. Año 14/15 Se añade a la gráfica anterior el mes de enero. 200000 210000 220000 230000 240000 250000 7 9 11 13 15 17 Consumo (kWh/mes) Text (ºC) 2014 - 2015 200000 220000 240000 260000 280000 300000 320000 7 9 11 13 15 17 Consumo (kWh/mes) Text (ºC) 2014 - 2015 NOVIEMBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE 54 Gráfico 20: noviembre, diciembre, enero. Hospital Écija. Año 14/15 Se añade febrero. Se puede observar en la gráfica adjunta que tanto febrero como diciembre distan lo mismo de la línea de tendencia. Todos ellos serían meses de calefacción. Gráfico 21: noviembre, diciembre, enero, febrero. Hospital Écija. Año 14/15 Por último, se añade el mes de marzo. 200000 220000 240000 260000 280000 300000 320000 7 9 11 13 15 17 Consumo (kWh/mes) Text (ºC) 2014 - 2015 200000 220000 240000 260000 280000 300000 320000 7 9 11 13 15 17 Consumo (kWh/mes) Text (ºC) 2014 - 2015 NOVIEMBRE DICIEMBRE ENERO NOVIEMBRE DICIEMBRE ENERO FEBRERO 55 Gráfico 22: noviembre, diciembre, enero, febrero, marzo. Hospital Écija. Año 14/15 Marzo se encuentra en la misma línea a tendencia, por lo que también pertenecería a los meses de calefacción. Se ha comprobado con el año 13/14, de igual manera que con los meses de refrigeración, y se comprueba que dichos meses son de calefacción. Por ello, los meses de calefacción son noviembre, diciembre, enero, febrero y marzo. 3.2.3. OBTENCIÓN DE LOS MESES INTERMEDIOS Los meses intermedios son aquellos que no pertenecen a los meses de refrigeración ni calefacción. Se les ha dado el nombre de meses intermedios debido a que en hospitales siempre habrá un consumo mínimo de climatización durante todo el año. Por lo tanto, los meses intermedios son abril, mayo y octubre. 3.3. OBTENCIÓN DE LOS PERIODOS DE REFRIGERACIÓN, CALEFACCIÓN E INTERMEDIOS La obtención de las estaciones por meses es un método demasiado general puesto que por ejemplo la primera quincena de un mes puede pertenecer al periodo calefacción, y la otra mitad al periodo intermedio. Por lo tanto, en lugar de meses de calefacción, refrigeración e intermedios se han obtenido periodos. Por ello, el método en base mensual anteriormente descrito ha sido descartado. En su lugar, se han tipificado los días en calefacción, refrigeración o intermedios en función de los grados hora, y a partir de dichos días se han obtenidos los diferentes periodos. En primer lugar, han sido obtenidos los grados hora. Los grados hora se calculan a partir de la temperatura exterior. 200000 220000 240000 260000 280000 300000 320000 7 9 11 13 15 17 Consumo (kWh/mes) Text (ºC) 2014 - 2015 NOVIEMBRE DICIEMBRE ENERO FEBRERO MARZO 56 Han sido calculados los grados hora correspondientes a los días de calefacción (GH20), y los grados hora correspondientes a los días de refrigeración (GH25). Para ello, se ha considerado una temperatura de referencia en calefacción de 20ºC, y en refrigeración de 25ºC. Los GH20 se calculan de diferente manera según la temperatura exterior sea mayor o menor de 20 ºC. Si la temperatura exterior es menor de 20ºC, se calcula de la siguiente manera: En caso contrario, los GH20 tomarían el valor de cero. De la misma manera han sido calculados los GH25. En este caso hay que tener en cuenta si la temperatura es mayor o menor de 25ºC. Dichos cálculos han sido realizados cada hora. Los grados hora correspondientes a un día se calculan como el sumatorio de los de los GH cada hora. A continuación, se obtiene el periodo de calefacción. Para ello se representa el consumo de cada día durante un año con respecto a sus GH20 correspondientes. En función de la gráfica obtenida, se clasifican los días en calefacción o intermedio en función de sus GH20. Se ha observado que en la gráfica de consumo con respecto a GH20 siempre existe un punto mínimo. Por lo tanto, se ha tomado este punto como límite entre el periodo de calefacción e intermedio. Los días con GH20 mayor a dicho punto mínimo han sido considerados como calefacción, y los menores como intermedios. Por otro lado, se representa el consumo de cada día durante un año con respecto a sus GH25 correspondientes. De esta manera obtenemos el periodo de refrigeración. Se ha observado que en dichas gráficas la nube de puntos posee una tendencia positiva y no se observa ningún mínimo. A modo de ejemplo se adjunta la gráfica Consumo-GH25 del Hospital de Alta Resolución de Écija en el año 14/15. 57 Gráfico 23: Consumo-GH25. Hospital Écija. Año 14/15 Se ha optado por tomar como límite de GH25 un valor cercano a 0 con respecto al intervalo considerado. Un valor razonable es 25ºC h. Se ha calculado el porcentaje del número de días con un valor de GH25 mayor a 25 y se ha definido este valor como límite entre los días de refrigeración y los días intermedios. Los valores superiores a dicho valor son considerados como días de refrigeración, mientras que los días con GH25 inferiores son intermedios. El porcentaje obtenido es del 30%. En el resto de hospitales, se ha definido el límite entre los días de refrigeración y los días intermedios como el percentil al 30% de los GH25. Tras la asignación de los días según calefacción, refrigeración o intermedio, se obtienen los diferentes periodos. 3.4. TIPIFICACIÓN DE LOS DÍAS DE CADA PERIODO En cada periodo han sido diferenciados los días según su consumo a fin de obtener un método más exacto en el modelo de la línea base. En cada periodo, se han obtenido el percentil al 20% y al 80% de los consumos. Para la obtención de dichos percentiles no se han tenido en cuenta los días que se encuentran en el periodo considerado pero no pertenecen a él (por ejemplo en un periodo de refrigeración pueden haber ciertos días que pertenezcan a intermedio). A continuación, se clasifican en cada periodo los días en tipo 0, 1, 2 y 3. Los días tipo 1 son aquellos cuyo consumo es inferior al percentil al 20% de todos los días pertenecientes al periodo de la estación considerada. Los días tipo 3 son aquellos cuyo consumo es superior del percentil al 80% de todos los días del periodo considerado. Los días tipo 2 son aquellos cuyo consumo se encuentra entre el percentil al 20% y al 80%. Por último, los días tipo 0 son aquellos días que se encuentran en el 5000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 0 50 100 150 200 250 Consumo (kWh) GH25 (ºC h) Año 2014 - 2015 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre 64 Gráfico 33: Modelo Hospital Écija. Refrigeración. Año 14/15 Los errores cometidos a nivel diario disminuyen. El error máximo cometido es aproximadamente de un 15% salvo en cuatro días. Gráfico 34: Error modelo Hospital Écija. Refrigeración. Año 14/15 El error cometido a nivel diario no es elevado. La ecuación que responde a dicha estimación es la siguiente: Consumo (día)= 65.3082 · TEXT (día) - 17.5933 · TEXT (día-1) + 80.7811 · TEXT (día-2) + 43.6245 · Rad (día) + 10.1621 · Rad (día-1) + 3.3972·Rad (día-2) + 1911.3831 · tipo_día (día) - 311.6634 · tipo_día (día-1) + 594.6872 · tipo_día (día-2) + 0.3151 · Consumo (día-1) - 0.3465 · Consumo (día- 2) + 3913.5579 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 Consumo real Correlación consumo 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 Consumo real Correlación consumo Error del 15% 65 A partir de ahora, se utilizará este último modelo de líneas base para la estimación de consumos. 66 67 4. CAPÍTULO 4: APLICACIÓN DE LÍNEAS BASE 4.1. ESTUDIO 0: DESGLOSE La finalidad del presente proyecto consiste en la obtención del consumo de climatización en edificios terciarios, concretamente en CHARES, a fin de estimar el consumo de climatización en años posteriores y así de esta manera poder llegar a medir el ahorro conseguido tras las mejoras implantadas. Por ello, es necesario desglosar el consumo total del edificio en consumo de climatización, de iluminación/usuario, y de otros. El consumo de climatización es aquel derivado del uso de sistemas de climatización del edificio, el consumo de iluminación corresponde al uso de todo tipo de luminarias, el consumo de usuario corresponde al consumo por parte de usuarios del edificio como pacientes o personal hospitalario y por último, el consumo de otros equivale al consumo mínimo del edificio. Figura 17: Desglose consumo El objetivo de obtener el consumo de climatización, es debido a que el consumo de otros y usuario no es posible de disminuir ya que no podemos pedirle a un trabajador que no use su ordenador o a un paciente o visitante que no use el ascensor. El consumo de iluminación puede ser disminuido mediante la instalación de luminarias tipo LED o el uso de sensores. El presente proyecto se centra en el consumo de climatización. El objetivo final es obtener el consumo de climatización en hospitales de manera rápida y eficaz para así posteriormente, tomando como datos dichos consumos de climatización poder realizar mejoras con el fin de disminuir el consumo energético en el edificio. La metodología seguida para la obtención del consumo de climatización en hospitales dista de la seguida en oficinas. La simplicidad en oficinas radica en que en estos edificios no se trabaja durante un número de horas, por lo que durante este periodo de tiempo no se producen consumos derivados de la climatización, o de iluminación/usuario. Por lo tanto, en edificios destinados a oficinas se puede obtener el consumo mínimo del edificio. En hospitales no ocurre lo mismo, ya que no existe un momento en el que no haya pacientes o personal hospitalario en el edificio. A parte de la continua Ctotal Cilum/usu Cotros Cclim CAPÍTULO 4 APLICACIÓN DE LÍNEAS BASE 68 ocupación, en los quirófanos es necesaria una cierta temperatura durante todo el año, por lo que continuamente son usados los sistemas de refrigeración y calefacción. Por ello, la metodología seguida en hospitales es diferente a la usada en edificios de oficinas. Se ha llegado a la conclusión de que no es posible desglosar el consumo total de hospitales ya que como se ha dicho anteriormente, la ocupación en un hospital es continua, y durante todo el año son usados los sistemas de climatización. Por ello los estudios en el presente proyecto han sido realizados mediante la utilización del consumo total del edificio. 4.2. ESTUDIO 1: PERIODOS DE LAS ESTACIONES 4.2.1. DESCRIPCIÓN Tal y como se ha comentado anteriormente en el segundo capítulo, las estaciones se han obtenido por periodos, no por meses. De esta manera, se ha realizado la tipificación de las estaciones de manera diaria, en lugar de mensual. Se han tipificado los días en calefacción, refrigeración e intermedios en función de los grados hora, y a partir de dichos días se han obtenidos los diferentes periodos. Para ello, se han utilizado los GH20 para la tipificación del periodo de calefacción y los GH25 para el periodo de refrigeración. Se ha considerado una temperatura de referencia en calefacción de 20ºC, y en refrigeración de 25ºC. 4.2.2. RESULTADOS 4.2.2.1. HOSPITAL DE ALTA RESOLUCIÓN DE ÉCIJA En primer lugar, se ha representado el consumo diario durante un año con respecto a sus GH20 correspondientes. 69 Gráfico 35: Consumo-GH20. Hospital Écija. Año 14/15 En la gráfica se observa que se produce un punto mínimo en GH20 = 100. Por ello, se ha considerado que todos los días mayores de dicho valor corresponden a calefacción, mientras que todos los valores menores corresponden a días pertenecientes a la estación intermedia. En segundo lugar, el consumo diario durante un año ha sido representado con respecto a sus GH25 correspondientes. Gráfico 36: Consumo-GH25. Hospital Écija. Año 14/15 5000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 0 100 200 300 400 500 Consumo (kWh) GH20 (ºC h) Año 2014 - 2015 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre 5000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 0 50 100 150 200 250 Consumo (kWh) GH25 (ºC h) Año 2014 - 2015 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre 70 El percentil al 30% corresponde a un valor de GH25 = 25. Debido a ello, todos los valores menores de 25ºC·h corresponden a días intermedios, mientras que los mayores corresponden a días de refrigeración. Tras la tipificación de los días en función de los GH se eligen los periodos de calefacción, refrigeración e intermedios. Los periodos obtenidos son: INTERMEDIO CALEFACCIÓN INTERMEDIO REFRIGERACIÓN 28-sep 03-nov 04-nov 30-mar 31-mar 09-may 10-may 27-sep Tabla 12: Periodos de las estaciones. Hospital de Écija. Año 14/15 En el año 2013–2014 se ha seguido la misma metodología a fin de obtener los diferentes periodos durante un año. Gráfico 37: Consumo-GH20 13/14 Hospital Écija En la gráfica adjunta se observa un punto mínimo en GH20 = 75. Al igual que con el año 2014–2015, se ha considerado que todos los días mayores de dicho valor corresponden a calefacción, mientras que todos los valores menores corresponden a días pertenecientes a la estación intermedia. 5000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 0 100 200 300 400 Consumo (kWh) GH20 (ºC h) Año 2013 - 2014 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre 71 Gráfico 38: Consumo-GH25 13/14 Hospital Écija El percentil al 30% corresponde a un valor de GH25 = 25. Todos los valores menores de 25 corresponden a días intermedios, mientras que los mayores corresponden a días de refrigeración. Los periodos obtenidos en el año 2013–2014 son: INTERMEDIO CALEFACCIÓN INTERMEDIO REFRIGERACIÓN 16-sep 31-oct 01-nov 06-abr 07-abr 29-may 30-may 15-sep Tabla 13: Periodos de las estaciones. Hospital de Écija. Año 13/14 4.2.2.2. HOSPITAL DE ALTA RESOLUCIÓN DE SIERRA NORTE La metodología seguida en el Hospital de Sierra Norte ha sido la misma a la seguida en el Hospital de Écija. En primer lugar se ha representado el consumo diario en función de los GH20 en el año 2014–2015. 5000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 0 50 100 150 200 Consumo (kWh) GH25 (ºC h) Año 2013 - 2014 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre 72 Gráfico 39: Consumo-GH20. Hospital Sierra Norte. Año 14/15 En la gráfica adjunta se observa que no existe ningún mínimo. Ello es debido a que el Hospital de Sierra Norte dispone de dos calderas para el sistema de calefacción y de cinco radiadores eléctricos, cuya influencia es muy pequeña como se aprecia en la gráfica anterior. Se aprecian ciertos puntos correspondientes al mes del febrero con un consumo mayor al resto de los días. Ello puede ser debido al uso puntual de los radiadores eléctricos anteriormente comentados. Su influencia es mínima en el consumo eléctrico del edificio. Por ello, en el Hospital de Sierra Norte no se ha definido periodo de calefacción. Únicamente existen dos periodos, el periodo de refrigeración e intermedio. Para la obtención tanto de los meses de refrigeración como intermedios, son usados los GH25. 0 5000 10000 15000 20000 25000 0 100 200 300 400 500 Consumo (kWh) GH20 (ºC h) Año 2014 - 2015 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre 73 Gráfico 40: Consumo-GH25. Hospital Sierra Norte. Año 14/15 El percentil al 30% corresponde a un valor de GH25 = 25. Todos los valores menores de 25 corresponden a días intermedios, mientras que los mayores corresponden a días de refrigeración. Los periodos obtenidos en el año 2014–2015 son: INTERMEDIO REFRIGERACIÓN 28-sep 30-abr 1-may 27-sep Tabla 14: Periodos de las estaciones. Hospital de Sierra Norte. Año 14/15 En el año 2013 – 2014 se observa que tampoco se produce una tendencia positiva por parte de la nube de puntos en la gráfica consumo-GH20. No hay periodo de calefacción. 0 5000 10000 15000 20000 25000 0 50 100 150 200 250 Consumo (kWh) GH25 (ºC h) Año 2014 - 2015 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre 80 13 2 2 2 0 2 0 3 2 0 2 0 2 14 2 1 1 2 2 0 3 2 0 2 0 1 15 3 1 1 0 2 0 3 1 0 2 1 3 16 2 2 2 0 1 1 3 1 0 2 1 3 17 2 3 2 2 1 2 3 2 0 2 2 3 18 2 2 2 0 2 2 2 2 1 2 2 3 19 3 2 2 0 0 2 2 2 1 2 2 2 20 3 2 2 0 0 1 3 2 1 2 0 2 21 3 2 1 2 0 1 3 2 2 2 2 2 22 3 2 1 2 0 2 3 2 2 2 0 3 23 2 2 2 2 0 2 3 0 2 2 0 2 24 2 2 2 2 0 2 2 0 2 2 0 2 25 1 2 2 1 0 2 2 2 1 1 2 2 26 3 2 2 1 1 2 2 2 1 2 2 3 27 3 2 2 0 2 2 3 2 1 2 2 2 28 2 1 1 2 2 2 3 2 3 2 2 2 29 3 1 2 1 3 3 2 3 2 1 2 30 2 2 2 1 3 3 2 2 2 1 2 31 1 0 1 2 2 1 1 Tabla 18: Tipificación días. Hospital Écija. Año 14/15 Se observa que en el periodo de calefacción los días tipo 0 son escasos. En cambio, tanto en el periodo de refrigeración como intermedio los días tipo 0 son múltiples. También se ha realizado la tipificación de los días en el año 13/14. Los resultados obtenidos son los siguientes: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 1 2 1 2 0 0 2 0 2 0 1 2 2 2 3 2 1 0 2 0 2 2 0 1 2 3 1 3 2 1 2 2 0 3 2 0 2 2 4 1 3 2 1 0 2 2 2 1 0 2 2 5 2 3 2 1 0 2 2 3 1 0 0 2 6 1 2 2 2 0 0 0 2 1 2 2 2 7 3 2 1 0 0 0 3 2 2 2 2 2 8 3 1 2 0 0 2 3 2 1 2 1 2 9 2 3 2 1 0 2 3 2 2 2 1 3 10 2 3 2 0 0 2 2 3 2 2 2 3 11 2 2 2 1 0 1 2 2 2 1 2 3 12 3 2 2 0 0 1 2 2 1 2 2 3 13 2 2 2 2 0 1 3 2 1 0 2 2 14 3 1 1 2 3 1 3 2 1 0 2 1 15 3 1 2 0 3 1 3 1 1 2 1 3 16 2 2 2 2 2 1 3 1 2 2 1 3 17 2 3 2 0 2 2 2 2 2 1 2 3 18 2 2 2 1 3 2 2 2 2 0 2 3 81 19 3 2 2 1 2 2 0 2 2 0 2 2 20 3 2 2 0 2 0 3 2 2 0 2 2 21 3 2 1 0 0 0 3 2 3 0 2 2 22 3 2 1 0 0 0 3 2 3 0 1 3 23 2 3 2 0 0 0 3 1 2 2 1 2 24 2 2 2 0 0 0 2 2 2 0 2 2 25 2 2 2 0 0 0 2 2 2 0 2 2 26 3 2 2 0 0 2 2 2 2 2 2 3 27 3 2 2 0 0 2 3 2 2 0 2 2 28 3 1 1 0 3 2 3 2 3 2 2 2 29 3 1 0 2 3 3 2 2 2 1 2 30 2 2 0 1 3 2 2 0 2 1 2 31 1 2 1 2 2 1 2 Tabla 19: Tipificación días. Hospital Écija. Año 13/14 4.3.2.2. HOSPITAL DE ALTA RESOLUCIÓN DE SIERRA NORTE Los resultados obtenidos en el Hospital de Alta Resolución de Sierra Norte en el año 14/15 se adjuntan en la siguiente tabla. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 1 2 1 0 1 2 2 2 2 3 2 2 2 1 3 2 2 1 2 2 2 0 0 2 2 3 2 3 2 2 1 2 2 2 0 2 2 2 4 2 2 2 2 0 2 2 2 0 2 2 2 5 2 3 2 2 0 2 2 3 0 3 2 2 6 2 2 2 2 0 1 3 3 1 2 2 1 7 2 1 1 2 1 1 3 3 0 2 1 1 8 1 1 1 2 0 2 3 2 2 2 1 2 9 1 2 2 1 1 2 3 2 2 2 1 2 10 2 2 2 1 1 2 2 3 2 2 2 2 11 2 2 1 1 2 0 2 3 2 1 2 2 12 2 2 2 1 2 0 2 2 1 2 2 2 13 2 2 1 2 2 0 3 2 0 2 2 1 14 2 1 1 2 2 0 3 2 0 2 2 1 15 1 1 1 2 2 0 3 1 0 2 1 2 16 1 2 2 2 1 2 3 1 0 1 1 2 17 2 1 2 1 1 2 3 2 0 1 2 2 18 2 2 2 1 2 2 2 2 0 1 2 2 19 2 2 2 1 0 2 2 2 1 2 2 2 20 2 2 1 2 0 1 3 2 1 2 2 1 21 2 1 1 1 0 1 3 2 2 2 2 1 22 1 1 1 2 0 2 3 2 2 2 1 2 23 1 2 2 2 1 2 3 1 2 2 1 2 24 2 2 2 2 0 2 3 2 0 1 2 1 25 2 2 2 1 0 2 2 2 0 1 2 1 82 26 2 2 2 1 2 2 2 2 1 2 2 2 27 2 2 1 2 2 2 3 2 1 2 2 1 28 2 1 1 2 2 2 3 2 3 2 1 1 29 2 1 2 1 3 3 2 3 2 1 2 30 2 2 2 1 3 3 2 2 2 1 2 31 3 0 1 2 2 1 2 Tabla 20: Tipificación días. Hospital Sierra Norte. Año 14/15 Como se ha comentado anteriormente, se han tipificado los días únicamente en dos periodos, refrigeración e intermedio puesto que dicho hospital dispone de un sistema de calefacción compuesto por dos calderas. Los resultados en el año 13/14 son los siguientes: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 1 2 1 2 1 2 2 2 2 0 2 2 2 2 3 2 2 1 2 0 2 2 0 2 2 3 1 3 2 2 1 2 2 2 2 0 2 2 4 1 2 2 2 1 2 2 2 2 0 2 2 5 2 3 2 2 1 2 2 3 1 0 2 2 6 2 2 2 0 1 1 3 3 1 2 2 1 7 2 1 1 0 1 1 3 3 2 3 2 1 8 2 1 1 0 1 2 3 2 2 3 1 2 9 2 2 2 0 1 2 3 2 2 2 1 2 10 1 2 2 0 1 2 2 3 2 2 2 2 11 1 2 1 0 2 2 2 3 2 2 2 2 12 2 2 2 1 2 2 2 3 2 2 2 2 13 2 2 1 0 2 1 3 2 2 2 2 1 14 2 1 1 2 2 1 3 2 2 2 2 1 15 2 1 1 2 2 2 3 2 2 2 1 2 16 2 2 2 2 1 2 3 2 3 1 1 2 17 1 1 2 0 1 2 3 2 2 0 2 2 18 1 2 2 1 2 2 2 2 2 0 2 2 19 2 2 2 1 0 2 2 2 2 0 2 2 20 2 2 1 2 0 1 3 2 0 0 2 1 21 2 1 1 1 0 1 3 2 3 0 2 1 22 2 1 1 2 0 2 3 2 3 0 1 2 23 2 2 2 2 0 0 3 2 3 0 1 2 24 1 2 2 2 0 0 3 2 3 0 2 1 25 1 2 2 1 0 2 2 2 3 0 2 1 26 2 2 2 1 0 2 2 2 0 2 2 2 27 2 2 2 2 0 2 3 2 2 2 2 1 28 2 1 1 1 0 2 3 2 3 2 2 1 29 2 1 1 1 3 3 2 0 2 1 2 30 2 2 1 1 3 3 2 0 2 1 2 83 31 2 2 1 2 2 1 2 Tabla 21: Tipificación días. Hospital Sierra Norte. Año 13/14 4.3.2.3. HOSPITAL DE ALTA RESOLUCIÓN DE UTRERA La tipificación de días en el año 2015 es la siguiente: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 1 1 1 0 0 2 2 1 0 3 1 2 2 2 2 2 1 0 2 2 1 0 0 1 2 3 1 2 2 1 1 2 2 2 0 2 2 2 4 1 2 2 1 2 2 1 2 0 0 2 2 5 2 2 2 1 2 2 2 2 0 3 2 1 6 1 2 2 2 2 1 3 2 1 3 2 1 7 2 1 1 2 0 1 3 2 2 3 2 1 8 2 1 1 2 2 2 3 2 1 2 2 1 9 2 2 2 2 0 2 3 2 2 2 2 2 10 1 2 2 2 0 0 2 3 2 2 2 2 11 1 2 2 1 0 0 1 2 2 2 2 2 12 2 2 2 1 0 0 1 2 2 1 2 1 13 2 2 2 2 0 0 3 2 2 2 2 1 14 2 1 1 2 0 0 3 0 3 2 1 2 15 2 1 1 2 2 0 3 0 2 3 1 2 16 2 2 2 2 0 2 3 1 2 2 2 2 17 1 2 2 2 0 2 3 2 2 2 2 2 18 1 2 2 1 0 2 2 2 0 2 2 2 19 2 2 2 1 2 2 2 2 0 2 2 1 20 2 2 2 2 3 1 3 2 0 2 2 1 21 2 1 1 2 2 1 3 2 0 3 1 2 22 2 1 1 2 2 0 3 0 0 2 1 2 23 2 2 2 2 2 0 3 0 3 2 2 1 24 1 2 2 2 2 1 2 0 3 2 2 1 25 1 2 2 1 3 2 1 2 2 2 2 1 26 2 2 2 1 2 2 2 2 0 2 2 1 27 2 2 2 2 2 1 3 2 0 2 2 1 28 2 1 1 2 2 2 3 2 0 2 1 2 29 2 1 2 2 3 3 1 3 2 1 2 30 2 2 2 0 2 2 1 3 2 2 2 31 1 2 1 2 2 2 1 Tabla 22: Tipificación días. Hospital Utrera. Año 2015 Al igual que en el Hospital de Sierra Norte, en el Hospital de Utrera se han tipificado los días únicamente de acuerdo a dos periodos, refrigeración e intermedio. El sistema de calefacción está compuesto por calderas. 84 La tipificación de días obtenida en el año 2014 se adjunta en la siguiente tabla: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 1 1 1 2 0 3 2 0 2 0 2 2 2 2 2 2 2 0 0 0 2 2 0 1 2 3 1 2 2 1 0 0 2 3 2 0 2 2 4 1 2 2 1 0 3 1 2 1 0 2 2 5 2 2 2 1 0 0 2 2 1 0 2 1 6 1 2 2 2 0 2 0 2 1 3 2 1 7 2 1 1 0 0 2 3 2 2 2 2 1 8 2 1 1 0 0 3 3 2 1 2 2 1 9 2 2 2 2 0 2 3 2 2 2 2 2 10 1 2 2 0 0 2 2 3 2 2 2 2 11 1 2 2 1 0 2 1 2 2 2 2 2 12 2 2 2 1 0 2 2 2 1 2 2 1 13 2 2 2 2 0 1 3 2 1 2 2 1 14 2 1 1 2 0 1 3 2 2 2 2 2 15 2 1 1 2 0 2 3 1 2 2 2 2 16 2 2 2 2 0 2 3 1 2 2 2 2 17 1 2 2 0 2 2 3 2 2 0 2 2 18 1 2 2 1 2 0 2 2 2 0 2 2 19 2 2 2 1 2 0 2 2 2 0 2 1 20 2 2 2 2 2 0 3 2 0 0 2 1 21 2 1 1 2 2 0 3 2 3 0 1 2 22 2 1 1 2 2 0 3 1 3 0 1 2 23 2 2 2 2 2 0 3 1 2 0 2 2 24 1 2 2 2 2 0 2 2 3 0 2 1 25 1 2 2 1 2 0 2 2 2 0 2 1 26 2 2 2 1 2 2 2 2 0 2 2 1 27 2 2 2 2 3 2 3 2 2 2 2 1 28 2 1 2 0 3 2 3 2 3 2 1 2 29 2 2 0 2 3 3 1 0 2 1 2 30 2 2 0 2 3 2 1 0 2 2 2 31 1 2 0 2 2 2 1 Tabla 23: Tipificación días. Hospital Utrera. Año 2014 85 4.4. ESTUDIO 3: MODELO LÍNEA BASE REFRIGERACIÓN 4.4.1. DESCRIPCIÓN La tipificación de días anteriormente descrita no ha sido la utilizada para la obtención del modelo de la línea base. En su lugar, se han tipificado los días en 1, 2, 3. Para su obtención, ha sido necesario en primer lugar realizar el modelo en cada periodo teniendo en cuenta tanto los días tipo 0 como el término constante. En cuanto a la estimación del consumo, el consumo estimado de los días tipo 0 han sido igualados a su valor real. En cada gráfica correspondiente a cada uno de los diferentes periodos se observan tres nubes de puntos que corresponden a tres tipos de días. Según el intervalo en el que se encuentran dichas nubes de puntos se han tipificado los días en 1, 2, y 3. Los días tipo 1 corresponden a los días que poseen un consumo menor, los días tipo 3 son los que poseen un mayor consumo, y los días tipo 2 son los que poseen un consumo que se encuentra entre los días tipo 1 y los días tipo 3. De esta manera, se sustituye la anterior tipificación de días, por tipos de días 1, 2 y 3 y se implementa el modelo de la línea base con esta nueva tipificación de días. Esta descripción no es única del periodo de refrigeración, sino que es extensible a los periodos de calefacción e intermedio. 4.4.2. RESULTADOS 4.4.2.1. HOSPITAL DE ALTA RESOLUCIÓN DE ÉCIJA La estimación del consumo en el periodo de refrigeración ha sido obtenida en función de dos días anteriores, teniendo en cuenta la temperatura exterior, la radiación, el tipo de día y el consumo. La estimación obtenida en el año 14/15 es la siguiente: 86 Gráfico 47: Modelo refrigeración. Hospital Écija. Año 14/15 Se observa que existen tres tipos de días con consumos bien diferenciados. El error máximo cometido es del 15% salvo en cuatro días que poseen un error mayor. Gráfico 48: Error modelo refrigeración. Hospital Écija. Año 14/15 Al implementar el modelo del año 14/15 en el año 13/14, se ha obtenido el siguiente resultado: 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 Consumo real Correlación consumo 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 Consumo real Correlación consumo Error del 15% 87 Gráfico 49: Error modelo refrigeración. Hospital Écija. Año 13/14 El error relativo cometido se conserva con respecto al año 14/15, siendo del 15%. El error no es elevado. 4.4.2.2. HOSPITAL DE ALTA RESOLUCIÓN DE SIERRA NORTE La estimación obtenida en el Hospital de Alta Resolución de Sierra Norte en el año 14/15 es la siguiente: Gráfico 50: Error modelo refrigeración. Hospital Sierra Norte. Año 14/15 Tal y como se observa en la anterior gráfica adjunta, el error máximo cometido es del 15%, salvo en dos días. Fácilmente son diferenciables tres tipos de días. 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 Consumo real Correlación consumo Error del 15% 7000 9000 11000 13000 15000 17000 19000 21000 7000 12000 17000 22000 Consumo real Correlación consumo Error del 15% 88 Al comprobar el modelo del año 14/15 en el año 13/14, se ha obtenido el siguiente resultado: Gráfico 51: Error modelo refrigeración. Hospital Sierra Norte. Año 13/14 El error cometido también es en torno al 15% salvo en ciertos días, tal y como se observa en la anterior gráfica. 4.4.2.3. HOSPITAL DE ALTA RESOLUCIÓN DE UTRERA La estimación obtenida en el Hospital de Alta Resolución de Utrera en el año 2015 es la siguiente: Gráfico 52: Error modelo refrigeración. Hospital Utrera. Año 2015 El error relativo máximo es del 15%. 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 4000 9000 14000 19000 Consumo real Correlación consumo Error del 15% 11000 16000 21000 26000 31000 11000 16000 21000 26000 31000 Consumo real Correlación consumo Error del 15% 89 Al implementar el modelo del año 2015 en el año 2014 el error cometido es bajo, menor del 15%. Gráfico 53: Error modelo refrigeración. Hospital Utrera. Año 2014 4.5. ESTUDIO 4: MODELO LÍNEA BASE CALEFACCIÓN 4.5.2. DESCRIPCIÓN Al igual que en el modelo de la línea base en el periodo de refrigeración, en el modelo para calefacción se ha realizado una nueva tipificación de los días, correspondiente a 1, 2 y 3. Para su obtención, ha sido necesario realizar el modelo en el periodo de calefacción teniendo en cuenta tanto los días tipo 0 como el término constante. En cuanto a la estimación del consumo, el consumo estimado de los días tipo 0 han sido igualados a su valor real. En la gráfica obtenida se observan tres nubes de puntos que corresponden a tres tipos de días. Según el intervalo en el que se encuentran dichas nubes de puntos se tipifican los días en 1, 2, y 3. Los días tipo 1 corresponden a los días que poseen un consumo menor, los días tipo 3 son los que poseen un mayor consumo, y los días tipo 2 son los que poseen un consumo que se encuentra entre los días tipo 1 y los días tipo 3. De esta manera, se sustituye la anterior tipificación de días, por tipos de días 1, 2 y 3 y se implementa el modelo de la línea base con esta nueva tipificación de días. 4.5.3. RESULTADOS 4.5.3.1. HOSPITAL DE ALTA RESOLUCIÓN DE ÉCIJA 14000 16000 18000 20000 22000 24000 26000 28000 30000 32000 14000 19000 24000 29000 Consumo real Correlación consumo Error del 15% 96 4.7. ESTUDIO 6: MODELO ANUAL 4.7.2. DESCRIPCIÓN A partir de las estimaciones de los consumos obtenidas de los diferentes periodos en cada hospital, se han obtenido las gráficas a nivel diario durante un año. 4.7.3. RESULTADOS 4.7.3.1. HOSPITAL DE ALTA RESOLUCIÓN DE ÉCIJA De manera general, la estimación del consumo en el Hospital de Alta Resolución de Écija durante un año es la siguiente: Gráfico 64: Modelo anual. Hospital Écija. Año 14/15 La tipificación del consumo por estación es la siguiente: 5000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 5000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 Consumo real Consumo estimado 97 Gráfico 65: Error modelo anual. Hospital Écija. Año 14/15 4.7.3.2. HOSPITAL DE ALTA RESOLUCIÓN DE SIERRA NORTE La estimación del consumo a lo largo del año 14/15 en el Hospital de Alta Resolución de Sierra Norte es la siguiente: Gráfico 66: Modelo anual. Hospital Sierra Norte. Año 14/15 Se ha tipificado el consumo en función del periodo al que pertenece. La gráfica obtenida es la siguiente: 5000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 5000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 Consumo real Intermedio Calefacción Refrigeración Error del 15% 5000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 19000 21000 5000 10000 15000 20000 25000 Consumo real Consumo estimado 98 Gráfico 67: Error modelo anual. Hospital Sierra Norte. Año 14/15 4.7.3.3. HOSPITAL DE ALTA RESOLUCIÓN DE UTRERA La estimación del consumo a lo largo del año 2015 es la siguiente: Gráfico 68: Modelo anual. Hospital Utrera. Año 2015 Los consumos obtenidos en función de su estación son los siguientes: 5000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 19000 21000 5000 10000 15000 20000 Consumo real Intermedio Refrigeración Error del 15% 9000 14000 19000 24000 29000 34000 9000 14000 19000 24000 29000 34000 Consumo real Consumo estimado 99 Gráfico 69: Error modelo anual. Hospital Utrera. Año 2015 4.8. ESTUDIO 7: MODELO MENSUAL A PARTIR DEL MODELO DIARIO 4.8.2. DESCRIPCIÓN A partir de la estimación del consumo a nivel diario se ha obtenido el consumo estimado mensual y se ha comparado dicho consumo con el consumo real. 4.8.3. RESULTADOS 4.8.3.1. HOSPITAL DE ALTA RESOLUCIÓN DE ÉCIJA La estimación del consumo a nivel mensual en el año 14/15 es la siguiente: 9000 14000 19000 24000 29000 34000 9000 14000 19000 24000 29000 34000 Consumo real Intermedio Refrigeración Error del 15% 100 Gráfico 70: Modelo mensual. Hospital Écija. Año 14/15 El máximo error es del 4% y se produce en el mes de diciembre, mes característico del periodo de calefacción, debido a que los mayores errores se producen en dicho periodo. Gráfico 71: 2. Modelo mensual. Hospital Écija. Año 14/15 Se adjuntan los errores mensuales en la siguiente tabla: MES ERROR RELATIVO (%) Enero 1.116 Febrero 2.755 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 Consumo estimado Consumo real Error del 4% 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 Consumo estimado Consumo real Error del 4% Diciembre 101 Marzo 2.338 Abril 0.679 Mayo 0.269 Junio 1.455 Julio 0.779 Agosto 0.801 Septiembre 1.060 Octubre 0.675 Noviembre 2.939 Diciembre 3.930 Tabla 24: Errores mensuales. Hospital de Écija. Año 14/15 El error relativo mínimo se produce en el mes de mayo. De manera general, los meses pertenecientes al periodo de refrigeración poseen un error bajo. Los mayores errores se producen en los meses pertenecientes al periodo de calefacción. Al implementar el modelo del año 14/15 en el año 13/14, la estimación del consumo a nivel mensual es la siguiente: Gráfico 72: Modelo mensual. Hospital Écija. Año 13/14 El error máximo cometido se produce en el mes de noviembre, siendo del 13%. Se adjuntan los errores en la siguiente tabla: MES ERROR RELATIVO (%) Enero 1.865 Febrero 6.345 Marzo 5.634 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 Consumo estimado Consumo real Error del 13% 102 Abril 6.980 Mayo 7.134 Junio 6.976 Julio 11.359 Agosto 1.166 Septiembre 1.002 Octubre 2.330 Noviembre 12.734 Diciembre 6.683 Tabla 25: Errores mensuales. Hospital de Écija. Año 13/14 4.8.3.2. HOSPITAL DE ALTA RESOLUCIÓN DE SIERRA NORTE La estimación del consumo a nivel mensual en el Hospital de Alta Resolución de Sierra Norte es la siguiente: Gráfico 73: Modelo mensual. Hospital Sierra Norte. Año 14/15 El máximo error cometido es del 7% y se produce en el mes de febrero, mes característico de calefacción (aun así, en el Hospital de Sierra Norte dicha estación no se ha definido). 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 Consumo estimado Consumo real Error del 7% 103 Gráfico 74: 2. Modelo mensual. Hospital Sierra Norte. Año 14/15 Los errores mensuales son los siguientes: MES ERROR RELATIVO (%) Enero 0.902 Febrero 6.312 Marzo 3.128 Abril 0.462 Mayo 1.734 Junio 0.205 Julio 1.609 Agosto 1.619 Septiembre 2.035 Octubre 1.957 Noviembre 1.250 Diciembre 0.453 Tabla 26: Errores mensuales. Hospital de Sierra Norte. Año 14/15 Al igual que en el Hospital de Alta Resolución de Écija, los errores mínimos se producen en los meses pertenecientes al periodo de refrigeración. Los máximos errores se producen en los meses característicos de calefacción (en el Hospital de Sierra Norte no se ha definido periodo de calefacción). Al implementar el modelo del año 14/15 en el año 13/14, la estimación del consumo a nivel mensual obtenida es la siguiente: 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 Consumo estimado Consumo real Error del 7% Febrero 104 Gráfico 75: Modelo mensual. Hospital Sierra Norte. Año 13/14 El máximo error es del 13%. Dicho error se comete en el mes de mayo. Se adjuntan los errores cometidos: MES ERROR RELATIVO (%) Enero 1.495 Febrero 0.275 Marzo 3.252 Abril 0.443 Mayo 12.304 Junio 2.339 Julio 0.895 Agosto 1.232 Septiembre 5.243 Octubre 7.303 Noviembre 0.553 Diciembre 0.042 Tabla 27: Errores mensuales. Hospital de Sierra Norte. Año 13/14 4.8.3.3. HOSPITAL DE ALTA RESOLUCIÓN DE UTRERA La estimación del consumo a nivel mensual en el Hospital de Alta Resolución de Utrera es la siguiente: 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 Consumo estimado Consumo real Error del 13% 105 Gráfico 76: Modelo mensual. Hospital Utrera. Año 2015 El máximo error cometido es del 12%. Dicho error se produce en el mes de julio. Gráfico 77: 2. Modelo mensual. Hospital Utrera. Año 2015 Los errores cometidos en cada mes se representan en la siguiente tabla: MES ERROR RELATIVO (%) Enero 1.994 Febrero 2.552 Marzo 3.601 Abril 2.697 300000 400000 500000 600000 700000 800000 900000 1000000 300000 500000 700000 900000 Consumo estimado Consumo real Error del 12% 300000 400000 500000 600000 700000 800000 900000 1000000 300000 500000 700000 900000 Consumo estimado Consumo real Error del 12% Julio 112 113 ANEXOS ANEXO I. ANÁLISIS CONSUMO: HOSPITAL DE ALTA RESOLUCIÓN DE ÉCIJA En cada uno de los hospitales se ha realizado un análisis del consumo eléctrico a fin de obtener patrones en dichos consumos. Se adjuntan los estudios realizados en el Hospital de Alta Resolución de Écija. Han sido adjuntadas las gráficas de todos los meses a lo largo de los dos años de los que se disponen datos. En el mes de enero, tal y como ha sido comentado anteriormente en el tercer capítulo, se observa que es fácilmente diferenciable el consumo de los fines de semana con respecto al resto de la semana. . Los primeros días del mes tienen un consumo bajo, debido a que coinciden con año nuevo, fin de semana y el día de la epifanía del señor. Los consumos de un año a otro son similares. De la misma manera han sido comparados el resto de meses. En el mes de febrero también es posible diferenciar los fines de semana con respecto al resto de la semana. Los consumos de un año a otro son similares. 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 Jueves Sábado Lunes Miércoles Viernes Domingo Martes Jueves Sábado Lunes Miércoles Viernes Domingo Martes Jueves Consumo enero (kWh) 2015 2014 114 En el mes de marzo del año 2014 se consumió más con respecto al año 2015. En los primeros y últimos días del mes de abril se consume más en el año 2014 que en el año 2015. También se observa una mayor dificultad de diferenciar sábados y domingos de días no festivos. 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 Domingo Martes Jueves Sábado Lunes Miércoles Viernes Domingo Martes Jueves Sábado Lunes Miércoles Viernes Consumo febrero (kWh) 2015 2014 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 Domingo Martes Jueves Sábado Lunes Miércoles Viernes Domingo Martes Jueves Sábado Lunes Miércoles Viernes Domingo Consumo marzo (kWh) 2015 2014 115 En el mes de mayo el consumo de los fines de semana no se diferencia del resto de la semana. En la primera quincena se observa que el consumo en el año 2014 es mayor con respecto al año 2015. En la segunda quincena del mes el consumo es mayor en el año 2015. El mes de junio presenta una mayor dificultad para diferenciar los fines de semana con respecto a los días no festivos. 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 Miércoles Viernes Domingo Martes Jueves Sábado Lunes Miércoles Viernes Domingo Martes Jueves Sábado Lunes Miércoles Consumo abril (kWh) 2015 2014 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 Viernes Domingo Martes Jueves Sábado Lunes Miércoles Viernes Domingo Martes Jueves Sábado Lunes Miércoles Viernes Consumo mayo (kWh) 2015 2014 116 En el mes de julio el consumo en el año 2015 es mucho mayor que en el año 2014. En el mes de agosto se produce un gran consumo durante todo el mes. Algunos fines de semana se diferencian, otros no. 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 Lunes Miércoles Viernes Domingo Martes Jueves Sábado Lunes Miércoles Viernes Domingo Martes Jueves Sábado Lunes Consumo junio (kWh) 2015 2014 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 Miércoles Viernes Domingo Martes Jueves Sábado Lunes Miércoles Viernes Domingo Martes Jueves Sábado Lunes Miércoles Consumo julio (kWh) 2015 2014 117 En el mes de septiembre se aprecia dificultad para diferenciar los fines de semana. Sin embargo, el mes de octubre presenta mayor facilidad para diferenciar los fines de semana. 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 Sábado Lunes Miércoles Viernes Domingo Martes Jueves Sábado Lunes Miércoles Viernes Domingo Martes Jueves Sábado Consumo agosto (kWh) 2015 2014 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 Martes Jueves Sábado Lunes Miércoles Viernes Domingo Martes Jueves Sábado Lunes Miércoles Viernes Domingo Martes Consumo septiembre (kWh) 2015 2014 118 En el mes de noviembre el consumo en el año 2013 es mucho mayor que en el año 2014 sobre todo en la última quincena del mes. Con respecto al mes de diciembre, el consumo de algunos fines de semana se diferencia fácilmente, otros no. 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 Jueves Sábado Lunes Miércoles Viernes Domingo Martes Jueves Sábado Lunes Miércoles Viernes Domingo Martes Jueves Consumo octubre (kWh) 2015 2014 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 Sábado Lunes Miércoles Viernes Domingo Martes Jueves Sábado Lunes Miércoles Viernes Domingo Martes Jueves Sábado Consumo noviembre (kWh) 2014 2013 119 ANEXO II. DEPENDENCIA DEL CONSUMO CON RESPECTO A LA TEMPERATURA EXTERIOR: HOSPITAL DE ALTA RESOLUCIÓN DE ÉCIJA Se ha estudiado la dependencia del consumo con respecto al clima, en especial la temperatura exterior. En el mes de enero no se aprecia la tendencia anteriormente descrita. Podría tratarse de un mes de calefacción. En los meses febrero y marzo tampoco se aprecia la tendencia anteriormente descrita. Se debe a que estos meses son meses de calefacción o de no clima. 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 Lunes Miércoles Viernes Domingo Martes Jueves Sábado Lunes Miércoles Viernes Domingo Martes Jueves Sábado Lunes Consumo diciembre (kWh) 2014 2013 0 2 4 6 8 10 12 14 16 1-ene 8-ene 15-ene 22-ene 29-ene Temperatura enero (ºC) 2015 2014 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 1-ene 8-ene 15-ene 22-ene 29-ene Consumo enero (kWh) 2015 2014 120 Del 1 al 5 de abril se aprecia que cuando mayor es la temperatura, menor es el consumo (año 2015). Del 5 de abril a final de mes, se observa lo contrario, cuanto mayor es la temperatura, mayor es el consumo. Durante todo el mes de mayo se aprecia que a mayor temperatura, mayor consumo. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 1-feb 8-feb 15-feb 22-feb Temperatura febrero (ºC) 2015 2014 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 1-feb 8-feb 15-feb 22-feb Consumo febrero (kWh) 2015 2014 0 5 10 15 20 25 1-mar 8-mar 15-mar 22-mar 29-mar Temperatura marzo (ºC) 2015 2014 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 1-mar 8-mar 15-mar 22-mar 29-mar Consumo marzo (kWh) 2015 2014 0 5 10 15 20 25 1-abr 8-abr 15-abr 22-abr 29-abr Temperatura abril (ºC) 2015 2014 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 1-abr 8-abr 15-abr 22-abr 29-abr Consumo abril (kWh) 2015 2014 121 En los meses de junio, julio y agosto se diferencia fácilmente que a mayor temperatura, mayor consumo. 0 5 10 15 20 25 30 1-may 8-may 15-may 22-may 29-may Temperatura mayo (ºC) 2015 2014 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 1-may 8-may 15-may 22-may 29-may Consumo mayo (kWh) 2015 2014 0 5 10 15 20 25 30 35 1-jun 8-jun 15-jun 22-jun 29-jun Temperatura junio (ºC) 2015 2014 0 5000 10000 15000 20000 1-jun 8-jun 15-jun 22-jun 29-jun Consumo junio (kWh) 2015 2014 0 5 10 15 20 25 30 35 40 1-jul 8-jul 15-jul 22-jul 29-jul Temperatura julio (ºC) 2015 2014 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 1-jul 8-jul 15-jul 22-jul 29-jul Consumo julio (kWh) 2015 2014 128 0 1 2 3 4 5 6 7 1-sep 8-sep 15-sep 22-sep 29-sep Radiación septiembre (kW/m2) 2015 2014 0 1 2 3 4 5 6 1-oct 8-oct 15-oct 22-oct 29-oct Radiación octubre (kW/m2) 2015 2014 129 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 1-nov 8-nov 15-nov 22-nov 29-nov Radiación noviembre (kW/m2) 2014 2013 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 1-dic 8-dic 15-dic 22-dic 29-dic Radiación diciembre (kW/m2) 2014 2013