Con Sumos

Congreso Nacional de Medioambiente(Madrid, 22-26/11/2004) 1

VIVIENDAS SOLARES AUTOSUFICIENTES: PARTICIPACIÓN DE LA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID EN EL CONCURSO “SOLAR DECATHLON”

Estefanía Caamaño Martín(1), Javier Neila González(2), Fco. Javier Jiménez Leube(3), Miguel Ángel Egido Aguilera(1), María Uzquiano(2), José Miguel Gómez Osuna(2), César

Bedoya Frutos(2), Luis Magdalena Layos(3), Alfonso García Santos(2)

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID (1) Instituto de Energía Solar, ETSI Telecomunicación, Ciudad Universitaria s/n, 28040

Madrid (2) ETS Arquitectura – Departamento de Construcción y Tecnología Arquitectónicas,

Av. Juan de Herrera 4, 28040 Madrid (3) Centro de Domótica Integral, ETSI Telecomunicación, Ciudad Universitaria s/n,

28040 Madrid

NOTA: Este artículo no habría sido posible sin el esfuerzo y la dedicación de todas las personas que forman parte del equipo Solar Decathlon UPM; los autores los consideran, en todo rigor, coautores de este trabajo y quieren hacer constar su participación: Grupo de Arquitectura: Cristina Polo, Alicia Oliver, Carlos Bermejo, Jose Luis

Pérez Griffo, Daniel Cardoso Montejo, Rafael Pomares Bralo, Mónica Almagro Corpas, Luis Climent Rosillo, Carlos García Trejo, Joaquin Hidalgo Sánchez, Helder J. Martins Borreguero, Carmen Sala Gómez, Jorge Peña Guijarro, Ivan Alcantarilla Garza, Sofia Melero Tur, Gonzalo Used Plaza, Jon Laurenz

Grupo de Sistemas Fotovoltaicos: Marcos Calvo Ferrer, Ricardo Orduz Marzal, José

Enrique Vega Vera Grupo de Domótica: Álvaro Gutiérrez Martín, Daniel Martín Gómez, Silvia

Martínez Perales, Irma Rodríguez Pérez


VIVIENDAS SOLARES AUTOSUFICIENTES: PARTICIPACIÓN DE LA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID EN EL CONCURSO “SOLAR DECATHLON”

ÍNDICE DE CONTENIDOS 1. INTRODUCCIÓN.............................................................................................................2

2. EL ”SOLAR DECATHLON”..............................................................................................3

2.1. EL “SOLAR DECATHLON 2005”..................................................................................4

3. LA PROPUESTA DE LA UPM: UN PROYECTO DE UNIVERSIDAD.............................5

3.1. “MAGIC BOX” (LA CAJA MÁGICA)..............................................................................9

3.2. LA DIMENSIÓN EDUCATIVA ....................................................................................22

3.3. EL RETO ORGANIZATIVO ........................................................................................23

4. DE REGRESO A ESPAÑA: PROYECTO “HELIODOMO” ............................................25

AGRADECIMIENTOS........................................................................................................26

1. INTRODUCCIÓN

La Universidad Politécnica de Madrid ha sido seleccionada para participar en un concurso internacional de diseño, construcción y demostración de una vivienda solar autosuficiente que, sin renunciar a las comodidades de un hogar moderno, sepa conciliar la integración de nuevas tecnologías y el respeto a su entorno. La aventura, denominada Solar Decathlon, representa una experiencia multidisciplinar de carácter investigador y educativo única en nuestra universidad, en la que profesores y alumnos de distintas disciplinas colaboran estrechamente en lo que, creemos, constituye una apuesta de futuro en pos de la sostenibilidad nacida de la alianza entre la arquitectura bioclimática, las tecnologías de aprovechamiento solar y la domótica.

El presente artículo describe en primer lugar las características del concurso. A continuación se presentan las particularidades del prototipo de vivienda a nivel de diseño, materiales y sistemas constituyentes. La exposición se complementa con otras dimensiones relevantes del proyecto como son la educativa y organizativa de un concurso de estas características, que supondrá el desplazamiento de un equipo de más de 30 personas a Washington en el otoño de 2005 para demostrar las posibilidades de nuestra propuesta. Por último, se presentan las líneas generales de un proyecto de investigación que dará continuidad a la colaboración hasta finales de 2007.


2. EL ”SOLAR DECATHLON”

El concurso internacional Solar Decathlon es una iniciativa impulsada por el Departamento de Energía de los Estados Unidos y dirigida a universidades, que persigue difundir la posibilidad de conciliar las buenas prácticas arquitectónicas con un uso racional de la energía, a través del aprovechamiento de la energía solar en su sentido más amplio —pasiva y activamente— y el uso de tecnologías eficientes actualmente disponibles1. En particular, consiste en el diseño, construcción y demostración de una vivienda unifamiliar de unos 70 m2, alimentada exclusivamente por energía solar, que responda a las necesidades de un hogar de nuestros días y muestre el uso práctico de las energías renovables en la vida cotidiana. La denominación Decathlon (decatlón) emana de las características de la competición, formada por diez pruebas en las que los estudiantes de las universidades participantes (los denominados “decatletas”) deben demostrar la viabilidad de sus propuestas a profesionales de los ámbitos de la arquitectura, ingeniería, medios de comunicación y al público en general. Tres son los principios básicos que sustentan el espíritu de la competición, a saber:

1) Suministrar la energía necesaria para llevar a cabo tareas cotidianas de alimentación, limpieza, ocio, trabajo, transporte, etc., con un nivel de confort aceptable y haciendo uso exclusivo de la energía solar captada por la vivienda durante los siete días de la fase de exhibición, en Washington D.C.;

2) Demostrar a la sociedad, de una forma práctica, la existencia de principios de diseño arquitectónico que hacen uso de tecnologías solares y, a través de ellas, sus beneficios de tipo estético y energético;

3) Estimular la investigación y el desarrollo relacionados con las energías renovables y la eficiencia energética, especialmente en el sector de la edificación.

La primera edición del concurso Solar Decathlon contó con la participación de 14

universidades americanas que, desde mayo de 2001 y a lo largo de 16 meses, llevaron a cabo el diseño, construcción y transporte final de sus prototipos hasta el National Mall de la ciudad de Washington (explanada frente al Capitolio), lugar de celebración del evento. Allí, y en tan sólo una semana, los equipos participantes realizaron la construcción y puesta a punto de las viviendas, para mostrarlas al jurado y visitantes entre los días 25 de septiembre y 5 de octubre de 2002. El evento, abierto al público a través de visitas guiadas por los propios equipos participantes, fue visitado por más de 150.000 personas y difundido en numerosos medios de comunicación norteamericanos (más de 500 notas de prensa en periódicos y revistas, y 45 reportajes en radio y televisión). La figura siguiente muestra una imagen del concurso.

Figura 1. Vista del National Mall de Washington durante la celebración del concurso “Solar Decathlon 2002”


2.1. EL “SOLAR DECATHLON 2005”

En febrero de 2003 se realizó una nueva convocatoria para el concurso Solar Decathlon, ampliándose hasta 19 el número de universidades participantes. Tras un proceso de evaluación de propuestas, resultaron finalmente seleccionadas (véase Tabla I) 18 americanas —de Estados Unidos, Canadá y Puerto Rico— y, por primera vez, una europea, la Universidad Politécnica de Madrid (UPM). La competición, iniciada oficialmente en septiembre de 2003, finalizará a comienzos de octubre de 2005. • California Polytechnic State University – San Luis Obispo • Carnegie Mellon, Art Institute and University of Pittsburgh • Concordia University & Université Montréal • Cornell University • Crowder College • Florida International University • New York Institute of Technology • Rhode Island School of Design • Universidad Politécnica de Madrid • University of Colorado – Denver & Boulder

• University of Maryland • University of Massachusetts – Dartmouth • University of Michigan • University of Missouri – Rolla and the Rolla Technical Institute • University of Puerto Rico – Mayagüez • University of Southern California • University of Texas at Austin • Virginia Polytechnic Institute and State University • Washington State University

Tabla I. Relación de universidades participantes en el concurso “Solar Decathlon 2005” La Tabla II resume el contenido de las diez pruebas a superar en la segunda

edición del Solar Decathlon, siendo el equipo ganador el que más puntos consiga en su conjunto. Conviene resaltar que son los estudiantes los verdaderos protagonistas del concurso, en especial durante su fase de exhibición, ya que sólo ellos pueden mostrar la vivienda a los jurados y público visitante, así como conducir el coche eléctrico, durante los 7-10 días que duran las pruebas. Estas son básicamente de dos tipos:

a) Valoración de aspectos relacionados con el diseño, construcción y funcionamiento de la vivienda —cumplimiento de normativas, grado de aceptación, calidad, etc.— por parte de jurados integrados por profesionales de distintos sectores (diseño, construcción, ingeniería, medios de comunicación) y el público visitante.

b) Realización de determinadas tareas que son valoradas, bien cualitativamente por

jurados de profesionales y el público visitante, bien de forma cuantitativa mediante la realización de medidas específicas relativas al comportamiento de la vivienda (temperatura, humedad, iluminación) y a la satisfacción de las necesidades energéticas diarias.

Nombre – Descripción Máxima puntuación

1. Arquitectura – En qué medida la vivienda satisface las necesidades de confort, demuestra una buena organización de espacios y resulta visualmente atractiva

200

2. Atractivo – Grado de aceptación de la vivienda desde la perspectiva de la demanda social (mercado)

100


Nombre – Descripción Máxima puntuación

3. Desarrollo del Proyecto – Calidad de la documentación elaborada a lo largo del proyecto (estudios previos, diseño, construcción, plan de obra y seguridad, presupuesto, etc.)

100

4. Comunicaciones – Elaboración de contenidos para explicar las particularidades de la vivienda (principios de diseño, soluciones y tecnologías empleadas) y presentación del equipo a los visitantes (organizadores, profesionales, colegios, medios de comunicación, usuarios de internet)

100

5. Confort – En qué medida la vivienda proporciona niveles adecuados de temperatura, humedad relativa y calidad del aire

100

6. Equipamiento – Funcionamiento diario de electrodomésticos empleados habitualmente (lavadora, lavavajillas, microondas, nevera, televisión, video, ordenador, iluminación,…)

100

7. Agua caliente – Suministro mínimo diario de 120 litros de agua caliente sanitaria

100

8. Iluminación - En qué medida la vivienda proporciona niveles adecuados de iluminación natural y artificial, haciendo uso de tecnologías eficientes

100

9. Balance energético – En qué medida la energía solar suministra la electricidad requerida para satisfacer las necesidades de la vivienda

100

10. Movilidad – Una vez satisfechas las necesidades de la vivienda, suministro de electricidad a un coche eléctrico para realizar desplazamientos cotidianos

100

Tabla II. Descripción de las diez pruebas que rigen el concurso “Solar Decathlon 2005” 3. LA PROPUESTA DE LA UPM: UN PROYECTO DE UNIVERSIDAD

La participación en un concurso de las características del Solar Decathlon presenta para la Universidad Politécnica de Madrid una serie de retos derivados, tanto de la propia filosofía del concurso —las viviendas deben construirse en los Estados Unidos y cumplir, consecuentemente, normativas diferentes de las europeas2— como de tipo logístico —transporte de la vivienda y el equipo hasta Washington— que representan, en la práctica, dificultades añadidas al ya de por sí ambicioso objetivo de diseñar y construir una vivienda solar autosuficiente.

Conviene resaltar que el equipo coordinador del proyecto ha compartido desde sus inicios el deseo de que el proyecto “Solar Decathlon UPM” trascienda los aspectos meramente derivados de las pruebas a superar, y constituya una experiencia lo más enriquecedora posible para el conjunto de nuestra universidad. Así, el equipo que representará a la UPM constituye un claro ejemplo de trabajo multidisciplinar con el que se desea potenciar la sinergia resultante de unir el conocimiento y la experiencia de distintas Escuelas, Institutos y Centros de investigación con la ilusión y el trabajo de nuestros estudiantes. En este sentido, se han definido grupos de trabajo, especializados en las tres grandes áreas que definen nuestra propuesta:

1) Grupo de Arquitectura, responsable del diseño y construcción de una vivienda

bioclimática que represente lo mejor de la tradición constructiva mediterránea e integre de forma atractiva tecnologías de aprovechamiento solar.


2) Grupo de Sistemas fotovoltaicos, responsable del suministro de la electricidad demandada por la vivienda y el coche eléctrico mediante una instalación solar fotovoltaica eficiente.

3) Grupo de Domótica, responsable del equipamiento doméstico, el diseño de una

página web explicativa de nuestra propuesta, así como el sistema de control para el uso adecuado de la energía en la vivienda, aprovechando las ventajas que ofrecen actualmente las tecnologías de la información y las comunicaciones.

La Figura 2 muestra el esquema organizativo adoptado, en el que se indican la

distribución de tareas del proyecto técnico, así como (parte superior) las funciones de coordinación que desempeñan los centros de la UPM participantes:

Instituto de Energía Solar (IES, coordinador técnico y del grupo de Sistemas

fotovoltaicos). Establecido en 1979 a partir del Laboratorio de Semiconductores de la E.T.S.I. Telecomunicación y confirmado como instituto universitario en 1993, tiene por objetivo investigar los aspectos asociados al desarrollo de la electricidad solar fotovoltaica. En particular, su Programa de Sistemas Fotovoltaicos está especializado en el estudio de los problemas específicamente asociados la ingeniería de los sistemas fotovoltaicos, tanto aislados como conectados a la red eléctrica. El IES tiene, asimismo, una extensa experiencia docente en la ingeniería de los sistemas fotovoltaicos, desde 1985 en la E.T.S.I. Telecomunicación y desde 1999, también en la E.T.S. Arquitectura, participando igualmente de forma regular en cursos de máster organizados por la UPM y otras entidades.

Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Madrid (ETSAM, coordinador

del grupo de Arquitectura). Centro de la UPM que combina los aspectos formales de escuelas clásicas de Arquitectura con aspectos técnicos de escuelas de Ingeniería Civil. De particular interés para este proyecto es el “Máster en Medioambiente y Arquitectura Bioclimática”, y todos los cursos de posgrado que le antecedieron organizados por el Departamento de Construcción y Tecnología Arquitectónicas (DCTA), que cuentan con más de 13 años de experiencia y gran prestigio en el continente americano. Sus temas abarcan desde los orígenes hasta la práctica actual del bioclimatismo, pasando por el aprovechamiento de las energías renovables, la geobiología, la bioconstrucción y el urbanismo ecológico. Asimismo, el DCTA imparte, desde el año 2003, una asignatura de grado relacionada con la Arquitectura bioclimática

Centro de Domótica Integral (CEDINT, coordinador del grupo de Domótica).

Centro de investigación creado en 2003, agrupa a profesores de distintos centros de la UPM (E.T.S.I. Telecomunicación, E.T.S.I. Industriales, E.T.S. Arquitectura y Facultad de Informática) y plantea una visión multidisciplinar e integradora de un conjunto de tecnologías tradicionalmente asociadas a los ámbitos de la construcción, las comunicaciones, la ingeniería industrial o las aplicaciones informáticas, y actualmente integradas en los sectores domótico e inmótico. Su planteamiento no es exclusivamente investigador, ya que se realizan igualmente actividades de difusión y formación, de entre las que cabe destacar el “Máster en Domótica” que comenzará a impartirse en el curso académico 2004-05.


Escuelas Técnicas Superiores de Ingenieros de Telecomunicación e Ingenieros Agrónomos. Ambas proporcionan soporte logístico (cesión de espacios e infraestructuras) a las oficinas del equipo de la UPM, así como para la construcción de la vivienda en Madrid antes de su traslado a los Estados Unidos, que tendrá lugar en las instalaciones de la ETSI Agrónomos. La ETSI Telecomunicación proporciona además un importante apoyo en tareas de Comunicación.

En la actualidad (septiembre de 2004), el equipo de la UPM está formado por

cerca de veinticinco estudiantes coordinados por siete profesores de los centros mencionados; se espera la incorporación de nuevos integrantes durante el presente curso académico.

El plan de trabajo diseñado, que se extiende hasta finales de 2005, se divide en

cinco fases mostradas en la Figura 3 y descritas a continuación:

Fase 1 - Análisis de mercado y estudio de normativas. Estudio de mercado de materiales, equipamiento, sistemas energéticos solares y normativa aplicable del Solar Decathlon. Es de resaltar la obligatoriedad de cumplir con normativa americana (constructiva, eléctrica, de seguridad, etc.), hecho que representa una complejidad añadida para el equipo de la UPM.

Fase 2 - Diseño preliminar de la vivienda. Incluye la totalidad de elementos

arquitectónicos (tanto de exterior como de interior), elementos de captación y generación energética solares, electrodomésticos, instalación eléctrica interior y sistemas de monitorización y gestión (sensores, toma de datos,

Coordinación Técnica IES

Suministro de electricidad

IES

Caracterización

Selección equipamiento interior

Equipamiento y comunicación

CEDINT

Diseño WEB

Diseño y construcción

ETSAM

Análisis climático

Diseño arquitectónico

Sistema solar térmico

Selección de materiales

Análisis climatológico

Dimensionado

Selección de componentes

Simulación Construcción e instalación

Gestión energética Monitorización

Caracterización equipamiento interior

Infraestructuras de comunicaciones

Figura 2. Esquema organizativo del equipo de la UPM


herramientas de evaluación y gestión) necesarios para la supervisión de la vivienda.

Fase 3 - Construcción de la vivienda en las instalaciones de la UPM. Acopio de

materiales, adquisición y caracterización de los electrodomésticos y sistemas de generación energética solares (térmica y fotovoltaica), y construcción de la vivienda en las instalaciones de la E.T.S.I. Agrónomos. Permitirá identificar los principales problemas asociados al montaje, equipamiento y puesta a punto, así como realizar los ajustes y correcciones necesarios.

Fase 4 - Pruebas y ensayos. Ensayos de montaje, equipamiento y puesta a punto

de la vivienda. Esta fase debe finalizar antes del verano de 2005, con el objeto de iniciar el transporte de la vivienda hasta Washington, lo que supone una nueva dificultada añadida para el equipo de la UPM, quien dispondrá de menos tiempo que el resto de competidores (1-2 meses) para realizar las pruebas de funcionamiento.

Fase 5 - Concurso Solar Decathlon y entrega de la vivienda en su

emplazamiento final. Incluye el traslado del equipo de la UPM hasta Washington, construcción y puesta a punto de la vivienda, la participación en el concurso, el desmantelamiento de la casa y su traslado al emplazamiento definitivo en España, donde será objeto de trabajos de investigación que se extenderán hasta finales de 2007 (véase apartado 4). Se extienden los trabajos hasta el 31 de diciembre para llevar a cabo una evaluación de la experiencia y actividades de difusión de la misma.

El proyecto se está desarrollando conforme al plan de trabajo previsto,

encontrándose actualmente en su fase de construcción. Esta tendrá lugar en un lugar privilegiado: la explanada situada frente a la fachada principal de la E.T.S.I. de Agrónomos —nuestro pequeño “Mall”—, una pradera orientada al sur y con extensión suficiente como para poder reproducir las condiciones de la fase final del concurso en Washington (véase Figura 4). Situado junto a la N-VI y a la entrada de la Ciudad Universitaria, el emplazamiento presenta un fácil acceso que facilitará que el público pueda ver in-situ la evolución de nuestro proyecto. Con ello el equipo de la UPM desea sumarse a los actos que se celebrarán en el presente curso académico para conmemorar el 150º aniversario de la creación de dicha Escuela y los estudios de perito agrícola e ingeniero agrónomo.

Figura 3. Plan de trabajo y cronograma del proyecto


Así pues, en el periodo comprendido desde octubre de 2004 hasta mayo de 2005, mantendremos delante de la fachada principal de la ETSI Agrónomos nuestro taller de construcción. Allí nuestros alumnos, ayudados por profesores y expertos de las empresas suministradoras, aprenderán en primer lugar a montar la vivienda,, a equiparla después y, en tercer lugar, a perfeccionar su funcionamiento reproduciendo en lo posible las pruebas a superar en el concurso. Allí podremos, además, mostrar y explicar a los interesados cuáles son los principios básicos de nuestra propuesta de vivienda solar autosuficiente, así como dar publicidad a las empresas que comparten nuestra ilusión por participar como primeros representantes europeos en el concurso Solar Decathlon.

Seguidamente se describen las características de la vivienda y sus sistemas constituyentes (energéticos solares y de control), así como otros aspectos de gran importancia para el éxito del proyecto en su conjunto, como son las dimensiones educativa y organizativa.

3.1. “MAGIC BOX” (LA CAJA MÁGICA)

El objetivo inspirador de la propuesta de vivienda solar autosuficiente que representará a la UPM en el concurso Solar Decathlon es el de la calidad de vida. Así, se ha prestado especial importancia a aspectos tales como la calidad del aire, el confort térmico, la humedad y la adecuada distribución de temperaturas en el interior. De gran relevancia igualmente, dadas las características del concurso —limitación de la fuente de energía utilizable a la solar captada por la vivienda—, es la minimización de las necesidades energéticas mediante la aplicación de principios de diseño bioclimáticos procedentes de la arquitectura vernácula española, optimizados gracias a las tecnologías actuales disponibles para el acondicionamiento y la producción de electricidad y el agua caliente sanitaria. El uso de las tecnologías de la información y las comunicaciones para el mantenimiento de las variables de confort y la gestión energética de los consumos constituye un tercer elemento innovador que contribuye al objetivo planteado.

3.1.1. EL EDIFICIO

Como en todos los concursos, la arquitectura de este proyecto emana de sus bases. No obstante, el interés de los alumnos y los profesores participantes ha ido más allá y ha servido para enriquecer la propuesta en todos sus aspectos. Como ya se ha mencionado anteriormente, el objetivo fundamental consiste en desarrollar una pequeña vivienda autosuficiente desde la perspectiva eléctrica. Ya de por sí esto habría podido constituir una meta amplia y ambiciosa; sin embargo, el equipo UPM ha entendido la

Figura 4. Plano de situación y fachada principal de la ETSI Agrónomos


propuesta como un reto global en términos de habitabilidad, contaminación, energía, recursos, materiales y sostenibilidad. Así pues, nuestro proyecto pretende ser, no sólo eléctricamente autosuficiente, sino también bioclimático en su más amplia definición, y pleno de aromas europeos, mediterráneos y puramente españoles, ya que entendemos que representamos una forma distinta de ver el espacio arquitectónico, la construcción y la vida dentro de la vivienda. “Magic Box”, representa el espacio versátil y adaptable, que surge cuando se precisa, que se nos muestra como una caja mágica que esconde en su interior sus posibilidades, siempre dispuesta a sorprendernos, multiplicándose y desarrollándose.

El edificio diseñado es una vivienda para una pareja o, excepcionalmente, para

una persona sola. De dimensiones medianas —su superficie es inferior a 70 m2—, la casa se integra en un solar de unos 500 m2 y su volumen se confina dentro de los límites de un sólido hipotético de forma piramidal y altura inferior a 5,5 m, con el fin de evitar posibles sombras de sus elementos constructivos sobre edificios colindantes. La limitada superficie interior contrasta, en cambio, con la amplia variedad de usos exigida por el programa, que incluye una oficina —representando la imagen futura de una persona que ejerza su actividad profesional sola en casa y mantenga escaso contacto con el exterior. Al margen de la posible valía del tele-trabajo para la sociedad en su conjunto, nuestras dudas sobre su idoneidad para el individuo nos han conducido a suavizar el desarrollo de la casa mediante espacios que evitan las estancias cerradas, pequeñas, oscuras, exclusivas y que puedan aumentar la sensación de soledad. Al mismo tiempo —y esto constituye un elemento básico de la propuesta— el ejercicio de dicha labor no debe crear molestias al otro habitante; es decir, hemos buscado la calidad de vida en el uso y el disfrute de la vivienda más allá de sus limitaciones y condicionantes.

Aunque no sea ésta la manera habitual de considerar la arquitectura bioclimática,

entendemos que la calidad de vida constituye uno de sus objetivos más claros. De hecho, el término “bioclimático” alude a la relación del clima —o más ampliamente, del medio ambiente natural o construido— con la vida, ya sea interior o exterior a la intervención humana. Es decir, tan importante es conseguir las características óptimas de habitabilidad en el interior de un edificio, como minimizar la influencia sobre el entorno de la contaminación por él generada, o hacer un uso sostenible de los recursos para su construcción y mantenimiento. Los seres vivos somos el fin último que justifica cualquier esfuerzo encaminado a mantener nuestro planeta en las condiciones adecuadas. Por esa razón, todos los ámbitos de la vivienda (cocina, comedor, zona de estar, dormitorio y despacho, véase Figura 5), se unen entre sí para conformar un espacio único y amplio, digno de ser vivido y cuyo uso resulte satisfactorio. No obstante, la casa también puede ser fragmentada en habitaciones independientes, de modo que cada recinto pueda aislarse y utilizarse con fines específicos y un carácter más íntimo. Pero esta fragmentación no es ficticia ni exclusivamente visual, sino que trasciende a la simple línea divisoria del plano —limpia y elegante, aunque ineficaz—, para pasar a ser una auténtica pared, capaz de aislar acústicamente e impedir las molestias que pueda generar una persona que esté trabajando con un ordenador, utilizando una impresora o un fax, junto a una estancia donde haya otra durmiendo; o el ruido de alguien que escuche música o esté recogiendo la cocina al lado de otro que esté leyendo. Hemos introducido en la vivienda un sistema que proporciona una gran limpieza espacial cuando está recogido y, a la vez, crea auténticas habitaciones independientes cuando está expandido, todo ello con un mínimo consumo energético (la mayor parte del movimiento se hace manualmente y sin dificultad alguna), lo que representa un interés añadido para nuestros objetivos.


La filosofía de versatilidad y flexibilidad del espacio interior trasciende igualmente al exterior, pues la casa puede volcarse hacia fuera mediante áreas tan ambiguas como enriquecedoras que, cuando es preciso, quiebran la débil línea que separa uno y otro ámbito. Así, las habitaciones se conectan con el exterior mediante terrazas, porches, jardines, patios e invernaderos. La aparición de un número tan grande de estancias en un lugar tan pequeño puede resultar inverosímil, pero es ahí donde la versatilidad del proyecto vuelve a adquirir protagonismo: las terrazas se convierten en jardines, los invernaderos en porches, y donde no había nada surge un patio. Todos esos elementos son susceptibles de recuperar su forma original si las condiciones climáticas cambian o se requiere un uso distinto del espacio.

Como se ha indicado en un principio, la vivienda es bioclimática, lo que equivale a

decir que se sustenta en los tres pilares del bioclimatismo energético: la captación de energía, su distribución a todas la habitaciones del edificio y su acumulación, tanto para cubrir la demanda cuando no hay suministro, como para amortiguar el golpe térmico que representa la captación de energía natural. La solución a ambas situaciones suele venir acompañada de una concentración extrema y, por tanto, de unas condiciones de uso inadecuadas. Nuestra propuesta concibe la integración de los tres pilares mencionados del modo siguiente:

Dadas las características climáticas de la ciudad de Washington, la captación de energía solar en invierno ha de responder a la premisa clásica de grandes superficies acristaladas orientadas a mediodía. Para evitar que penetre la radiación solar durante los meses más cálidos, estos huecos quedan perfectamente protegidos por medio de voladizos —el sol estival en esos

Figura 5. Planta de la vivienda (disposición plegada)


momentos está muy alto— y partes ciegas en los extremos de la vivienda, que evitarán los posibles perjuicios de las horas anteriores y posteriores al mediodía solar.

Pero, sin duda, el principal sistema captador y transformador —en forma

de electricidad fotovoltaica y, en menor medida, de energía solar térmica— de energía de la vivienda es la cubierta. La impresión que suele sacarse de un edificio bioclimático y solar como éste es la de la cubierta, elemento que además de ser el más visible en un primer momento, marca inevitablemente su imagen final. Por ello, hemos decidido romper con la tipología tradicional de cubierta fotovoltaica, procurando que la integración arquitectónica aporte nuevas ideas y soluciones. Trascendiendo lo que sería un diseño eléctricamente óptimo, hemos buscado alternativas que puedan facilitar la aplicación de los sistemas solares fotovoltaicos y térmicos en futuros proyectos, contribuyendo así a vencer la reacción contraria que existe entre muchos profesionales de la construcción, arquitectos y promotores. Nuestra cubierta (véase Figura 6) se eleva sobre diferentes planos, en forma de estructura diáfana que permite apreciar su base de apoyo (cerchas) o cualquier elemento vegetal que haya debajo, provocando un efecto de sinceridad constructiva, transparencia y diversidad, ya que su aspecto se irá transformando según la luz incida sobre ella por encima o por debajo, dando lugar a una imagen cambiante y rica en matices.

Figura 6. Perspectiva general de “Magic Box”

S E

O


En la fachada este no es recomendable que aparezcan huecos, ya que en invierno no se producirían captaciones y en verano no son deseables, habida cuenta que la temperatura exterior a partir de las 10 ó las 11 de la mañana es ya elevada. No obstante, y así lo creemos nosotros, una protección apropiada puede permitir la entrada de luz al amanecer, en los momentos aún condicionados por el frescor de la noche. Tampoco la fachada oeste debe tener huecos bajo ningún concepto; esta es la lectura clásica del problema y sería la solución tradicional, pero en nuestra búsqueda de nuevas aportaciones a la arquitectura bioclimática hemos decidido introducir pequeñas aberturas en esa parte de la casa cuyas estancias (la cocina y el comedor) parecían necesitar relacionarse con el exterior, con las imágenes de su paisaje y con el control del acceso a la vivienda: se trata de breves huecos, emplazados a la altura de la visión de quien cocina de pie o come sentado.

El jardín representa una pieza clave del carácter mediterráneo, de clima

cálido moderado. Su presencia es permanente, aunque la estructura y la vegetación asociada a él sean variables. Nuestra propuesta incorpora las plantas dentro del edificio, además de otras partes ajardinadas que se sitúan a su alrededor e incluso sobre la cubierta, protegiendo la fachada que más lo necesita en detrimento de la máxima captación fotovoltaica. Esta aparente desventaja trae consigo, a cambio, interesantes posibilidades en el caso que nos ocupa: una cubierta ecológica (es decir, de poco peso, con el fin de no penalizar la estructura ni la cimentación) que introducirá especies autóctonas y de escaso o nulo mantenimiento, ya que consideramos que una cubierta vegetal debe traer ventajas al edificio y no inconvenientes. Frente a los sistemas tradicionales, que exigen un elevado consumo de agua, fertilizantes y cuidados, sin los cuales podría peligrar la vida de las plantas, la cubierta ecológica se realiza a partir de especies autóctonas que no precisan de siembra, mantenimiento, abonado, poda o siega alguna, en las que el riego se autoabastece con la lluvia y un correcto sistema de recogida en aljibes diminutos. Como resultado, la vegetación absorberá la radiación solar incidente y la convertirá en biomasa, o bien disipará mediante mecanismos de evado-transpiración, sin sobrecalentar la cubierta ni, por tanto, el edificio. Así pues, pese a la pérdida de superficie captadora para la producción eléctrica, empleamos un sistema que ayuda a respirar a la vivienda, regula la temperatura en su interior, produce oxígeno y absorbe gases contaminantes (CO2), con evidentes beneficios para su entorno, su huella ecológica. Los módulos fotovoltaicos, por otra parte, se regarán regularmente con el fin de mantener su limpieza y cromaticidad, a la vez que mejorar su comportamiento —disminuir su temperatura de operación—; el agua sobrante se recogerá en la parte más baja de cada plano de cubierta, directamente sobre la vegetación, y se utilizará para el riego o se acumulará en los aljibes.

La vegetación desempeña igualmente una función de protección cálida e

inteligente para la fachada oeste, ya que la altura del sol al batir sobre ella, por la que se desplaza a gran velocidad, es reducida e imposible de controlar con un voladizo. A este respecto, se ha propuesto una cortina vegetal que puede desplazarse y adoptar distintas posiciones, según el deseo del usuario de ver a través de ella o protegerse completamente del sol. El sustrato en el que debe crecer la vegetación se encuentra en la base de su estructura sustentante, que permitirá que el sol llegue a las plantas por ambos lados y un crecimiento equilibrado.


Otro elemento captador y transformador de la vivienda es el sistema solar

térmico, para el que se han escogido tubos de vacío como colectores, no sólo porque nos permiten jugar con mayor flexibilidad en lo relativo a la inclinación, sino porque representan una apuesta de futuro que facilitará el empleo del calor solar más allá de su aplicación en la obtención de agua caliente y calefacción, esto es, en la producción de frío solar mediante máquinas de absorción. En nuestro proyecto, su uso fundamental es la producción de agua caliente sanitaria, además de contribuir ocasionalmente a la calefacción.

La distribución de la energía captada —segundo pilar de la pirámide bioclimática— se realiza fundamentalmente por medio de la cubierta inclinada (véase Figura 7). Su estructura formal permite que el aire caliente se desplace desde la fachada captadora hasta el otro extremo de la vivienda por convección natural, estabilizando la temperatura en escasos minutos.

La propuesta para un clima como el de Washington, que en verano se

asemeja al de Madrid si bien con más humedad, no podía carecer de la más eficaz de las estrategias bioclimáticas y, a su vez, el elemento más representativo de nuestra arquitectura vernácula: el patio. La dificultad de implantar un patio en unos 70 m2, sin afectar al funcionamiento de la vivienda en invierno ni a la propia funcionalidad del espacio se ha resuelto mediante la posibilidad de abrirlo y cerrarlo a conveniencia, o mejor dicho, haciendo que aparezca y desaparezca como por arte de magia. En este sentido, hemos decidido jugar la baza más arriesgada del proyecto, una opción en la que creemos firmemente y sin la cual nuestra iniciativa perdería su esencia: en un momento determinado, una parte del edificio se desplaza, abandonando su posición imbricada y compacta y dando origen a un patio interior (véase Figuras 8 y 9); mientras que el volumen plegado inicial, de bajo factor de forma, es más adecuado para el invierno, la estructura extendida es mucho más apropiada para la estación cálida. Asimismo, la respiración del edificio a través del patio será más intensa, la mayor superficie de

Figura 7. Alzado oeste de la vivienda


piel permitirá una mejor disipación del calor y la sensación de ambigüedad interior/exterior se magnificará por medio de un ambiente difícilmente definible. Cuando las condiciones del clima lo requieran, el sector migratorio de la casa tornará a su posición original, devolviendo la compacidad a la construcción.

El tercer pilar es la acumulación energética. En la arquitectura tradicional (la

más auténtica y primitiva arquitectura bioclimática), tanto ésta como la estabilidad térmica dependían de la masa. No parece factible incorporar gruesos muros de piedra, tierra o cerámica a la arquitectura actual, y menos aún a un edificio transportable que debe construirse en tan sólo cuatro días. La masa térmica que radica en el calor sensible se sustituye en nuestra propuesta por la basada en el calor latente y, por tanto, en el invertido en el cambio de estado de una sustancia. Se trata de un procedimiento efectivo, más ligero y acorde con la filosofía del proyecto: las sustancias se encontrarán confinadas bajo el suelo de la casa, y una corriente de aire inducida se encargará de cargarlas y descargarlas de energía.

Así, en condiciones de clima veraniego, además de los elementos de protección solar descritos, el edificio se acondicionará con el frescor que aporte el aire de la noche. Durante esas horas, las sustancias cambiarán su estado de líquido a sólido acumulando energía, al tiempo que la casa se acondicionará directamente mediante la ventilación natural, a través de los huecos abiertos a los vientos dominantes y dirigidos por todo el edificio gracias a la cubierta inclinada. Por la mañana, cuando la temperatura exterior ya no sea confortable, se cerrarán los huecos exteriores y se hará recircular el aire interior a través de las sustancias que han acumulado el frescor de la noche; a lo largo del día, éstas retornarán al estado líquido, absorbiendo calor del interior de la vivienda y proporcionando la temperatura de bienestar (constante). En condiciones de invierno se emplea el mismo sistema de acumulación: el calor captado directamente por los huecos o retenido en los pequeños invernaderos de la fachada sur, junto con el procedente de las cargas internas producidas por los ocupantes y equipamiento de la vivienda se hará circular por las sustancias de acumulación, que pasarán de estado sólido

Figura 8. Perspectiva general de la vivienda desplegada (con patio interior)


a líquido almacenando calor a una temperatura estable, la misma a la que será recuperado cuando sea necesario, en forma de aire caliente.

Los invernaderos de invierno se abrirán en verano y se convertirán en jardines y protecciones solares para los huecos. Las rejillas que dejaban salir el aire también serán clausuradas y darán lugar a otras que proporcionarán una energía diferente. Los paramentos que permanecían abiertos se cerrarán parcialmente para mantener la ventilación higiénica indispensable... todo en base a la flexibilidad y la eficacia de uso de nuestra pequeña vivienda.

Frente a la característica madera de las obras norteamericanas, otra de las

improntas claramente españolas será el acabado de las fachadas en material cerámico (Figura 7). Una de sus mayores ventajas consiste en la baja carga energética, que unida a su posible reutilización, lo convierte en un material claramente sostenible, a pesar de no ser reciclable. Ante la imposibilidad de realizar una construcción de ladrillo tradicional, hemos optado por llevar una fachada ventilada, compuesta por placas huecas colocadas en seco que, junto con la cubierta, reducirán cualquier efecto térmico de la radiación sobre la piel del edificio.

El protagonismo de la vegetación se extiende también al exterior de la casa, pues entendemos que un microclima favorable ayudará a lograr las condiciones óptimas para el interior. No obstante, la prohibición del concurso de alterar el estado original de la

Figura 9. Planta de la vivienda (disposición desplegada)


parcela en la que se asentarán los edificios ha motivado que los sistemas ideados posean características similares a los de las cubiertas ecológicas.

Finalmente, los acabados interiores (véase Figura 10) deben cumplir dos funciones, a saber: ofrecer a los usuarios la calidez propia de una vivienda y actuar como acumuladores energéticos de la radiación que incida sobre ellos. El más importante es el del suelo, que habrá de ser de material cerámico o pétreo para proporcionar el carácter buscado y facilitar un calentamiento rápido. Otro rasgo fundamental de los materiales ha ser su capacidad para reflejar la radiación y convertirla en luz y calor, una característica innata a la arquitectura mediterránea. A este respecto, el patio desempeñará una función básica.

Evidentemente, el edificio propuesto es habitable y comercializable, pero se trata

ante todo de un proyecto experimental y de investigación, y por tanto, exhibicionista en cierto sentido, dado que servirá de campo de pruebas para nuevos recursos técnicos, constructivos y formales, que aporten ideas y sirvan de ejemplo y ayuda al desarrollo de futuras viviendas sostenibles.

3.1.2. EL SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO

Como premisa básica de diseño, el sistema fotovoltaico debe ser capaz de suministrar la energía eléctrica necesaria que demandan las aplicaciones de consumo. En este sentido, la Tabla III muestra una primera estimación de los equipos a alimentar especificados en las bases del concurso, según un análisis de mercado realizado en el contexto del proyecto entre los equipos de máxima eficiencia. (Nota: algunos de estos equipos no tienen asignado un uso específico semanal, su función es de emergencia y operan cuando no se produce suficiente agua caliente sanitaria o cuando la temperatura en el interior de la casa no es la adecuada para garantizar el confort). El consumo diario estimado durante la fase de exhibición del Solar Decathlon es de unos 12 kWh/día, valor que razonablemente podría reducirse en un 25% mediante un uso de la energía más racional que el impuesto por las reglas del concurso.

Figura 10. Interior de la vivienda: comedor-estar (izquierda) y dormitorio-despacho (derecha)


Además de los equipos citados, el sistema fotovoltaico tiene que alimentar diariamente un automóvil eléctrico con capacidad para cuatro personas (el modelo concreto aún no está seleccionado por la organización, pero será un turismo con capacidad para 4 personas). Esta circunstancia ha sido determinante para el dimensionado del sistema, ya que conduce a priorizar la producción por encima de la eficiencia. Nuestra estrategia en este sentido ha sido incrementar al máximo el número de módulos disponibles, permitiendo cierta flexibilidad en su disposición, así como limitar la probabilidad de fallo en el suministro de electricidad durante el mes de la competición al 1 %. El resultado es que se dispone de 6 kWh/día para “hacer kilómetros” con el automóvil, siendo el consumo total diario estimado de la vivienda de 18 kWh.

Equipo Uso diario (h)

Consumo medio diario (Wh)

Uso semanal (días/semana)

Lavadora -- 1020 3 Lavavajillas -- 500 4 Secadora -- 2700 4 Cocina 0,6 600 7 Campana Extractora 0,40 72 7 Refrigerador -- 960 7 Microndas 0,5 400 7 TV 5 425 7 DVD 22,5 57 5 Servidor web 24 35 7 Impresora oficina 0,5 67 6 Escáner oficina 0,3 1200 6 Iluminación 6 10 7 Monitorización 24 4 7 Termo 0,3 480 -- HVAC 6 360 --

Tabla III. Equipamiento de la vivienda, uso y consumos estimados

Como ya se ha mencionado anteriormente, la integración arquitectónica de

módulos fotovoltaicos en la cubierta y fachada de la vivienda no sólo constituye uno de los elementos de mayor visibilidad, sino que permite aprovechar su multifuncionalidad —como elementos constructivos y generadores de electricidad—, superando así la tradicional división existente entre la arquitectura bioclimática y el uso de tecnologías solares activas. Para ello, era imprescindible “romper” con la imagen típica de una vivienda solar eléctricamente autosuficiente en la que los captadores (módulos fotovoltaicos) ocupan la totalidad de una cubierta cuyo diseño, por lo general condicionado por la necesidad de captación solar, presenta un único ángulo de inclinación. “Magic Box”, en cambio, dispone de cuatro superficies en las que se integran los módulos fotovoltaicos, lo que representa un reto añadido para el diseño del sistema fotovoltaico, como se explica a continuación. En efecto, la Figura 11 muestra la configuración típica de un sistema fotovoltaico autónomo —esto es, aislado de la red eléctrica, tal y como establecen las bases del concurso— en el que se distinguen el generador fotovoltaico (conjunto de módulos conectados eléctricamente entre sí y estructura de soporte asociada), el bloque de acondicionamiento de potencia (formado por un regulador de carga que alimenta las cargas en corriente continua y es el responsable de proteger las baterías frente a descargas o sobrecargas excesivas, así como un inversor o convertidor CC/CA para alimentar las cargas en corriente alterna) y la


acumulación de energía (baterías electroquímicas), necesaria para adaptar la disponibilidad energética a la demanda.

En nuestro caso, la multifuncionalidad deseada de los módulos fotovoltaicos,

unida a los condicionantes establecidos por el concurso ha llevado a un diseño del sistema fotovoltaico profundamente marcado por un estrecho diálogo con el equipo responsable del diseño arquitectónico, con el objeto de llegar a una solución válida desde las perspectivas funcional, energética y estética.

Así, la existencia de agrupaciones de módulos fotovoltaicos con cuatro ángulos de

inclinación diferentes (12º, 25º y 39º para los módulos integrados en la cubierta, y 90º para los de la fachada) plantea el problema de que, al recibir diferente radiación solar, generarán diferente potencia en cada momento, lo que desaconseja adoptar la configuración mostrada de la figura anterior, en la que se presuponen las mismas condiciones de operación para todos los módulos del generador. En cambio, es preferible adoptar una configuración modular que permita extraer en cada momento la máxima potencia eléctrica disponible de cada agrupación de módulos. Ello ha sido posible gracias al diseño mostrado en la Figura 12, en el que las baterías, conectadas a sendos inversores bidireccionales, permiten crear una “red eléctrica local” a la que se conectan 6 generadores fotovoltaicos independientes, conectados cada uno de ellos a su correspondiente inversor. Conviene señalar que esta configuración confiere al diseño la máxima versatilidad, ya que su adaptación al caso habitual de que exista suministro de red eléctrica puede realizarse de manera sencilla, sin más que eliminar los inversores bidireccionales y el sistema de acumulación, convirtiendo así la instalación fotovoltaica en una del tipo “conectada a red” en la que el criterio de autosuficiencia eléctrica se plantearía en términos anuales. La Tabla IV muestra las características principales de los generadores fotovoltaicos y equipos inversores. El acumulador, de 1.500 Amperios.hora de capacidad y 48 VCC de tensión nominal, proporcionará una autonomía superior a los 4 días, lo que conduce a una probabilidad de fallo del suministro eléctrico inferior al 1%.

Cargas CCGenerador fotovoltaico

Acondicionamiento de potencia

Cargas CA

Acumulación Figura 11. Diagrama de bloques típico de un sistema fotovoltaico autónomo

Inversor

Regulador


Generadores fotovoltaicos

1 y 2 3 y 4 5 6 Total Inclinación (º) 14 25 39 90 --- Superficie (m2) 12,8 11,8 6,8 7,5 23,4 Potencia (W) (1) 1650 1540 880 850 8110 Nota: (1) Valores referidos a las Condiciones Estándar de Medida (irradiancia solar 1000 W.m-2 y temperatura de célula de 25ºC)

Inversores

1 a 4 5 6 7 y 8 Total Potencia (W) 1700 1100 700 4500 17600 Características C. Red C. Red C. Red Bidireccional

Tabla IV. Características principales de los generadores fotovoltaicos e inversores El funcionamiento de la instalación es como sigue. Al comienzo del día, los

generadores fotovoltaicos y sus correspondientes inversores producirán la potencia eléctrica que servirá, bien para alimentar directamente las cargas eléctricas, bien para cargar las baterías para un uso posterior de la electricidad generada. Quizás pueda sorprender el hecho de que la potencia total del conjunto de módulos sea inferior a la instalada de inversores; ello responde a la necesidad de garantizar el servicio eléctrico condiciones más desfavorables (ausencia de radiación solar), lo que exige que los inversores I7 e I8 puedan extraer de las baterías la potencia y energía requeridas. Los módulos fotovoltaicos serán fabricados por la empresa española ISOFOTÓN, líder europeo en la fabricación de estos equipos y patrocinador principal del proyecto. También aquí hemos querido mostrar las posibilidades de diseño de estos elementos, ya que si

Figura 12. Diagrama de bloques del sistema fotovoltaico diseñado

Cargas CA

G1 G2 G3 G4 G5 G6

I1 I2 I3 I4 I5 I6

I7 I8


bien el 80% de la superficie fotovoltaica estará formada por módulos comerciales, el 20% restante incorporará módulos de diseño específico (principalmente en la fachada sur). Los equipos inversores serán suministrados por la empresa alemana SMA Regelsystème.

La instalación fotovoltaica incorporará además otros equipos responsables de

garantizar la seguridad de las personas (protección frente al choque eléctrico), así como de los equipos a alimentar y la propia instalación, en cumplimiento de la normativa aplicable.

3.1.3. SISTEMA DE CONTROL, DOMÓTICA Y SERVICIOS DEL HOGAR

DIGITAL

De acuerdo con las pruebas establecidas para el certamen Solar Decathlon, las variables a controlar no se limitan a la temperatura y al grado de humedad relativa interior de la vivienda sino que también es necesario controlar también los flujos y calidad del aire, así como las temperaturas del sistema de agua caliente sanitaria. El sistema de control de la vivienda se completará con todos los elementos de seguridad necesarios: detectores de presencia, de hidrógeno para las baterías, detectores de humo y termovelocimétricos.

Podemos distinguir tres fases diferenciadas para el funcionamiento del sistema de control:

a) Durante las fases de construcción y pruebas. Se está diseñando un sistema de monitorización que permita ajustar el funcionamiento de nuestra propuesta (localización de fugas térmicas, flujos de aire, etc.); la monitorización se va a realizar así de forma exhaustiva, incluyendo la utilización de cámaras de infrarrojo para la obtención de imágenes térmicas. Este sistema permitirá así caracterizar el emplazamiento y calibrar los sistemas para poder obtener una “imagen” de la situación de la vivienda (temperatura, humedad, calidad del aire) en tiempo real, a partir de la información proporcionada por el conjunto de sensores a utilizar durante el certamen.

b) Durante el concurso en Washington. El número de sensores y actuadores se

optimizará, con el objeto de realizar la debida supervisión del comportamiento de la vivienda minimizando el consumo eléctrico, de acuerdo siempre con las especificaciones del concurso. Los sistemas de monitorización y control deberán funcionar de forma semi-autónoma permitiendo siempre que el operador pueda tomar decisiones “críticas” sobre el funcionamiento general de la vivienda. Así por ejemplo, si la situación de la vivienda —temperatura ambiente, temperatura de las sustancias de acumulación térmica, carga térmica— indica que no se va a poder alcanzar la temperatura de referencia de confort, el “usuario” (“decatleta” en este caso) debe ser capaz de suspender el gasto energético que supone mantener el control sobre la temperatura.

c) Durante la fase de investigación posterior. Una vez finalizado el concurso Solar

Decathlon (véase apartado 4) se diseñará un plan de estudio del comportamiento de la vivienda, incorporando un servidor-web que permita su monitorización remota.

La instalación domótica de la vivienda debe permitir una gestión óptima de la

energía. La carga tecnológica a incorporar, los automatismos y diferentes elementos de


actuación no deben convertirse en los sistemas principales que condicionen el uso por parte de los supuestos habitantes, sino que deben colaborar a su bienestar. Así, se pretende que la utilización de la domótica constituya un medio para la mejora de las condiciones de vida y habitabilidad de la vivienda, teniendo siempre presente el protagonismo de sus ocupantes.

En este sentido, el aprovechamiento de sistemas de bajo coste energético de cara

y alto valor añadido como son los sistemas de tele-asistencia o incluso los de tele-medicina (basados en la monitorización remota del habitante) contribuyen al concepto de “vivienda que cuida a su usuario”; otros elementos, como entrenadores de buenos hábitos nutricionales contribuyen también al bienestar del usuario final. El acceso remoto a los servicios del hogar y la posibilidad de que el usuario reciba la información de las alarmas técnicas generadas remotamente forma parte de la “vivienda que te llama”.

Durante la primera fase del proyecto (véase Figura 3), se han estudiado diferentes

estándares para medida y el control remotos, con el objeto de definir la tecnología base sobre la que se basará el sistema de monitorización y control a incorporar en la vivienda. El estudio ha estado centrado sobre las posibilidades que ofrecen tecnologías como: Lonworks (Estándar Americano de bus industrial-domótico), EIB-KNX (Estándar Europeo Domótico), PLC (Autómatas programables), X10, u otros sistemas propietarios. Finalmente, se ha optado por implementar el sistema domótico sobre la capa física de la norma RS485, lo que si bien obliga al diseño de los elementos sensores y actuadores a medida, ofrece a cambio la ventaja de un gran alcance de la red de comunicación (1200 m. entre nodos) y la versatilidad de desarrollar un sistema de control/actuación adaptado a las necesidades del proyecto en cada una de las fases. Además de la capa física es necesario implementar los protocolos de comunicación, para lo que se ha definido un protocolo de tramas ASCII con protección suficiente para garantizar la calidad de la transmisión y una serie de comandos que permiten el dialogo y el control de los diferentes elementos. El sistema de control, a excepción de los sensores y actuadotes, residirá en un ordenador central, el cual dispondrá de una interfaz gráfica que permitirá visualizar el estado cada uno de los elementos que componen el sistema de control. 3.2. LA DIMENSIÓN EDUCATIVA

Como ya se ha mencionado anteriormente, el equipo coordinador del proyecto se ha planteado desde sus inicios convertir la iniciativa Solar Decathlon en una experiencia enriquecedora para el conjunto de la Universidad Politécnica de Madrid. Para ello se ha adoptado un enfoque participativo e integrador que ha enriquecido sin lugar a dudas la calidad de nuestra propuesta, incrementando asimismo la repercusión que el proyecto está teniendo en nuestra universidad. Como ejemplos de lo anterior cabe citar las siguientes iniciativas:

Concurso de logotipos. Convocado a finales de 2003, ha permitido seleccionar de entre las 28 propuestas recibidas el logotipo identificador (véase Figura 13), que ilustra a la perfección el espíritu de nuestra propuesta.

Concurso de ideas. Convocado en el primer trimestre de 2004, la calidad de las

propuestas (un total de 13, procedentes de equipos de estudiantes de la E.T.S. Arquitectura) ha enriquecido considerablemente nuestro proyecto, habiéndose incorporado elementos muy creativos a la vez que sugerentes en el proyecto, así


como a los propios estudiantes de los equipos premiados al equipo de trabajo (Grupo de Arquitectura).

Por otra parte, la participación en un concurso de las características del Solar

Decathlon exige un refuerzo en la formación de los estudiantes, ya que no sólo deben conocer su campo específico (diseño, construcción, sistemas fotovoltaicos, domótica,…), sino desarrollar habilidades que les permitan dar a conocer la propuesta de la UPM durante la fase de exhibición final del concurso en Washington. En este sentido, además de las clases que los profesores del equipo coordinador imparten sobre las disciplinas de la Arquitectura bioclimática o la Energía Solar fotovoltaica, se han previsto clases de inglés y otras habilidades de comunicación.

Pero los objetivos educativos no se concentran exclusivamente en el equipo de

estudiantes que participa directamente en el proyecto. Así, además de las páginas web del mismo (www.solardecathlon.upm.es como página oficial, y www.solar.etsit.upm.es como página de trabajo), se han realizado presentaciones en diversos centros de la UPM, así como conferencias sobre aspectos técnicos relacionados con el proyecto y las entidades colaboradoras. Asimismo, durante las fases de construcción, pruebas y ensayos se realizarán visitas periódicas programadas para estudiantes, profesionales y empresas que deseen visitar el lugar a nuestra “Magic Box” en el campus de la UPM.

3.3. EL RETO ORGANIZATIVO

El presupuesto que hemos estimado para la participación del equipo de la Universidad Politécnica de Madrid en la segunda edición del certamen Solar Decathlon asciende a 2,5M€. Este presupuesto está elaborado en base a formar un equipo de más 30 estudiantes para el trabajo en España, y desplazar a Estados Unidos a 45 personas entre coordinadores, el equipo de estudiantes y otros acompañantes. La Tabla siguiente describe las principales partidas presupuestarias:

Figura 13. Logotipo identificador de la participación de la UPM en el concurso “Solar Decathlon”


Concepto Importe parcial

(€) Importe total

(€)

Personal: • Becarios • Organización • Personal administrativo • Colaboradores y expertos • Oficina Técnica

Total de gastos de personal

652.800 144.000 180.000 90.000

180.000 1.246.800

Construcción y equipamiento de la vivienda: • Construcción • Instalaciones energéticas • Equipamiento interior

Total construcción y equipamiento de la vivienda

170.000 200.000 50.000

420.000 Equipamiento adicional:

• Instrumentación • Edición gráfica • Sistema informático

Total equipamiento adicional

120.000 15.000

120.000 255.000

Viajes y alojamientos • Estancia del equipo • Intercambios y difusión europea • Compensación equipo

Total viajes y alojamiento

190.000 90.000 60.000

340.000Total gastos formación 120.000Total fungibles y recursos bibliográficos 30.000Total otros gastos 120.000

Tabla V. Presupuesto de la participación de la UPM en el concurso “Solar Decathlon”

Como puede observarse, el 50% de este presupuesto está dedicado al capítulo de

personal, básicamente en concepto de becas, oficina técnica y asesoría. Las dificultades de organización que conlleva nuestra participación —gestión de personal, seguros, aprovisionamiento de materiales, organización de eventos, comunicación, etc.— hacen necesario constituir una “oficina técnica” que, de acuerdo la filosofía de nuestro proyecto, también estará formada por estudiantes. Para ayudarnos con su gestión y organización contamos con el apoyo de una consultora del prestigio de Altran Sdb.

Otro capítulo importante del presupuesto es el relativo a la construcción y

equipamiento de la vivienda. Es importante destacar en este punto que las diferencias existentes en normativas (constructivas, eléctricas) entre España y Estados Unidos nos obliga a trasladar a Washington prácticamente dos viviendas para asegurarnos el suficiente número de repuestos en caso de deterioro de algún componente. Esto presenta la ventaja adicional de poder contar desarrollar el plan de pruebas (ajuste final de las características) al tiempo que los ensayos de construcción.

Para el equipamiento adicional, donde están incluidos sistemas de monitorización

y control de la vivienda así como sistemas informáticos de uso general y específicos para edición gráfica, se han presupuestado otros 250.000€. Para el capítulo de viajes y alojamientos debe tenerse en cuenta que las condiciones del concurso imponen que sean seis estudiantes los que operen la vivienda durante la fase de exhibición, más otros dos


que serán los responsables de circular con el coche eléctrico. Pretendemos trasladar a Estados Unidos al menos dos equipos completos de estudiantes (16 “decatleta”) para poder intercambiarlos durante los diez días previstos de exhibición. Es igualmente nuestro deseo que todos aquellos estudiantes que hayan colaborado de forma significativa con el proyecto nos acompañen en Washington, al menos unos días, durante la exposición de la vivienda. La parte final del presupuesto contempla las necesarias acciones formativas (clases de inglés, de comunicación pública y entrenamiento técnico de los estudiantes) así como actividades para el refuerzo del equipo y los fondos bibliográficos. Como referencia, el presupuesto de alguno de los equipos que participó en la edición del 2002 fue sensiblemente superior a los 2 millones de dólares (USD).

El presupuesto descrito debe financiarse en base a la contribución de entidades

públicas y empresas privadas. En este sentido, consideramos que la participación de un equipo universitario como único representante no-americano en los Estados Unidos debería contar con el respaldo público y privado que permita alcanzar los niveles de calidad que la universidad española se merece. Empresas que tengan entre sus objetivos de responsabilidad social la sostenibilidad, el fomento a las energías renovables, o aquellas que tengan interés en apoyar actividades de investigación o deseen cuantifiquen sus retornos a través de la publicidad tienen una oportunidad de participar, apoyándonos en este proyecto universitario y multidisciplinar. Instituciones locales, regionales, nacionales y comunitarias también tienen su oportunidad para ayudarnos.

Nuestro patrocinador principal, reconocido así por el especial papel que ha

desempeñado con vistas a garantizar nuestra presencia en Washington es la empresa ISOFOTÓN quien, además de cubrir los gastos de Ingeniería del Proyecto, suministrará los componentes del sistema fotovoltaico y va a poner a nuestra disposición lo más avanzado de su tecnología.

Para completar el resto del presupuesto, el esquema de patrocinio que hemos

diseñado está basado en el utilizado por otros equipos en la edición del Solar Decathlon 2002 clasificando a los patrocinadores en relación a las cantidades aportadas y/o al hecho de responsabilizarse de la totalidad de un concepto (p.ej: viajes del equipo o seguros). Pretendemos que la relación con nuestros patrocinadores no se limite exclusivamente a su aportación dineraria, sino que aporte valor a nuestra participación, para lo cual estamos organizando diferentes presentaciones que bajo el paraguas “Solar Decathlon UPM-2005” sirvan para estrechar lazos entre patrocinadores y comunidad universitaria. Ejemplos de esto ya han sido las conferencias de la empresa Isofotón y de la Fundación Rafael Escolá celebradas durante la primavera de 2004. 4. DE REGRESO A ESPAÑA: PROYECTO “HELIODOMO”

Pero la experiencia Solar Decathlon no finalizará con el concurso propiamente dicho. El equipo coordinador, sabedor de lo excepcional de la misma, desea consolidar la colaboración iniciada y continuar las investigaciones con el objetivo de analizar las posibilidades de combinar la arquitectura bioclimática, las tecnologías energéticas renovables y los sistemas de gestión domóticos en el diseño de viviendas modernas y atractivas que contribuyan a introducir criterios de sostenibilidad en sector inmobiliario español. Para ello, en diciembre de 2003 se presentó al Programa de Construcción del Plan Nacional de Investigación Científica, Desarrollo e Innovación Tecnológica 2004-2007


la propuesta “Heliodomo: nuevo concepto de vivienda autosuficiente”, que ha sido recientemente aprobada (referencia BIA2004-05234).

Los trabajos, que se extenderán hasta finales de 2007, combinarán la realización de análisis teóricos relacionados con las fases de diseño, elección de materiales y sistemas de construcción, con la realización de campañas experimentales sobre prototipos reales, el desarrollo de métodos para garantizar la calidad de los sistemas energéticos renovables (con evidentes implicaciones para su aceptación y, en el caso de la energía solar fotovoltaica, importantes implicaciones económicas derivadas de su aportación al sistema eléctrico), y el desarrollo de sistemas de gestión domóticos apropiados. Las campañas de medidas se realizarán sobre dos viviendas instaladas durante un año en diferentes lugares de nuestra geografía: “Magic Box” en Málaga y una nueva, basada en el diseño anterior pero previsiblemente con adaptaciones y mejoras, que quedará instalada en el Parque Científico y Tecnológico del campus de Montegancedo de la UPM. Se espera con este proyecto continuar la labor de investigación, desarrollo y educación iniciada con el concurso Solar Decathlon, al tiempo que contribuir a acercar la sostenibilidad a las futuras viviendas de este siglo recién estrenado y ya tan necesitado de ella. AGRADECIMIENTOS

Los autores quieren agradecer el apoyo recibido de instituciones y empresas para la participación de la Universidad de Madrid en el concurso Solar Decathlon, en particular, la Universidad Politécnica de Madrid (a través de su Rectorado y las Escuelas Técnicas Superiores de Arquitectura, Ingenieros de Telecomunicación e Ingenieros Agrónomos), el Ministerio de Educación y Ciencia, las empresas Isofotón, Intemper, Altran Sdb y Enersys, y la fundación Rafael Escolá.

También queremos agradecer a Gloria Morales, responsable de Comunicación de la E.T.S.I. Telecomunicación, por su inestimable ayuda en la difusión de esta experiencia. REFERENCIAS 1 Más información en la página web oficial del concurso Solar Decathlon: www.solardecathlon.org

2 Especificaciones técnicas y normativas aplicables: Solar Decathlon Rules & Regulations (normativa propia del concurso, 12/3/2004), International Residential Code (IRC 2003), International Building Code (IBC 2003), International Plumbing Code (IPC 2003), International Mechanical Code (IMC 2003), International Fire Code (IFC 2003), National Elecrical Code (2002).

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