Comunicación presentada al I Congreso Edificios Inteligentes:
Autor
- Enric Serra del Castillo, Jefe del departamento de Planificación del Ayuntamiento de Viladecans.
Resumen
La escuela ‘Enxaneta’ es la primera smart school de Viladecans, un innovador centro de educación infantil y primaria estrenado el curso 2012-2013 que cuenta con las características propias de un edificio inteligente: una planta de producción de energía fotovoltaica, fibra óptica y pizarras digitales, sensores lumínicos y otras instalaciones y sistemas ‘inteligentes’ para obtener la máxima eficiencia energética (Certificación Energética Clase A de l’ICAEN).
Viladecans y su estrategia Smart City
Viladecans es una ciudad costera del área metropolitana de Barcelona con una población de más de 65.000 habitantes. Está ubicada en el delta del río Llobregat, a 12 km de la ciudad condal, a 5 del puerto, y con parte de su término municipal ocupado por el aeropuerto de Barcelona-El Prat (1 Km).
En los últimos años, la ciudad está llevando a cabo un proceso de modernización continuado, de forma integral y transversal, que implica distintos aspectos, entre los que destacan:
- El compromiso con la sostenibilidad: Agenda 21 Local, 2000; Proyecto de Red de Agua no Potable, 2005; Proyecto Crescendo/Concerto I, 2005/2012; Pacto de Alcaldes, 2008; Plan de Actuación Energía Sostenible, 2010, etc.
- El compromiso con las nuevas tecnologías: Fundació Ciutat de Viladecans, 1997; Proyectos de canalizaciones, 1995; despliegue FTTH, 2010; portal Viladecans, 2010, etc.
- El compromiso con la educación: La ciudad de los niños, 1998; Ciudad educadora, 2001; Proyecto de pizarras digitales, 2011, etc.
Estos antecedentes están confluyendo en la formulación de un proyecto propio de smart city, un reto necesario que la ciudad afronta para su evolución futura.
Smart School ‘Enxaneta’
En este contexto se enmarca la nueva escuela de educación infantil y primaria ‘Enxaneta’, un centro que responde, en gran parte, a los objetivos estratégicos fijados para la ciudad y que forma parte de un proyecto de reforma integral del barrio donde se ubica.
Arquitectura, ingeniería y diseño
Gran parte de los criterios de diseño responden, como se ha expuesto, a diferentes aspectos estratégicos derivados del modelo de ciudad.
Movilidad. El acceso a la escuela se realiza a través de un pasaje peatonal. Forma parte del recorrido Juntos hacia la escuela y está conectada con la red local de carril bici.
Metabolismo de ciudad. El nuevo edificio se integra en distintas redes de servicios. Además de los convencionales, destacan:
- AGUA. Red municipal de agua no potable, que reutiliza agua freática y que, en el futuro, aprovechará también el agua procedente del efluente de la estación depuradora. Nuestra smart school prevé, por tanto, una doble red de agua: la potable, para uso de boca, y la no potable, para inodoros y riego.
- ENERGIA. El edificio está dotado de una planta de producción de energía fotovoltaica que ocupa la mayoría de la superficie del tejado y que forma parte de una red que incluye otros edificios municipales. En total, cuenta con 396 placas -potencia instalada de 94 Kwp- que es capaz de producir 130 Mwh anuales suministrando energía “limpia” a la propia escuela y a otros equipamientos próximos, como el adyacente aparcamiento público y depósito municipal que, a su vez, dispone de puntos de recarga de vehículo eléctrico. Actualmente, la planta produce el 70% del consumo de la escuela, pero se espera que llegue al 100% con la entrada en vigor del decreto de “autoconsumo en régimen de balance neto”. Este sistema forma parte del proyecto de smart grid local que pretende avanzar en los aspectos relativos al fomento de las EERR en la autonomía y la seguridad respecto a la generación y distribución de la energía a nivel local, así como en el uso más balanceado de las redes de distribución.
- TIC. La escuela tiene acceso a la red W!CABLE, la red municipal de fibra óptica de uso mixto: por un lado, para uso corporativo en red con el resto de edificios y servicios “inteligentes” municipales y, por otro, para uso mayorista en el mercado de la FTTH -fibra hasta el hogar- que permite la llegada de servicios avanzados propios de la Redes de Nueva Generación a todas las viviendas y empresas de Viladecans. La escuela dispone así de conectividad en banda ancha ultrarrápida para satisfacer cualquier necesidad propia de los usos e instalaciones de este tipo de edificios: el acceso a Internet con servicios desde 100/100 Mbps hasta 1Gbps; conectividad para la gestión de consumos smart grid, como la telegestión de alumbrado, semafórica, aparcamiento, riego y recogida de residuos en su entorno; conexión a intranets de diferentes agentes públicos; servicios de videovigilancia, etc. En definitiva, cualquier servicio centralizado. Como es costumbre, en los edificios municipales y la vía pública, esta red física se complementa con la existencia de un servicio inalámbrico de conectividad vía red wifi-mesh municipal, tanto en espacios cerrados como abiertos.
Educación y acceso al conocimiento. El edificio es un centro educativo y, como tal, debe estar preparado para afrontar los retos tecnológicos y metodológicos que se planteen. En ese sentido, se le ha dotado de las infraestructuras de telecomunicaciones adecuadas al planteamiento pedagógico que se espera.
La fibra óptica y la conectividad en banda ancha ultrarápida ha permitido dotar a todas las aulas de pizarras digitales interactivas. Además, la conectividad WiFi en todas las aulas facilita el trabajo de los alumnos mediante el uso de sus propios dispositivos, ya sean ordenadores, tabletas o smartphones. Toda esta infraestructura permite a los alumnos y profesores crear su propio material didáctico y compartirlo en un entorno de trabajo colaborativo –plataforma educativa- para compartir conocimiento.
Se está diseñando, junto con la dirección de la escuela y la Consejería de Educación de la Generalitat, un innovador proyecto educativo de incorporación de estas herramientas tecnológicas en el Proyecto Educativo de Centro.
Construcción e instalación
La construcción del edificio se caracteriza por unas cimentaciones profundas mediante pilotaje, estructura prefabricada de acero atornillada y forjados colaborantes.
Y unos cerramientos exteriores de paneles prefabricados de hormigón y fachada de zinc:
- Una cubierta invertida con acabado de grava y de losa filtron (base de XPS+ capa de hormigón de altas prestaciones HPAP) en las zonas transitables.
- Tabiquería seca de paneles de cemento reforzado.
- Cielos rasos acústicos de fibras vegetales.
- Instalaciones registrables.
El edificio se proyectó con el objetivo de minimizar el periodo de ejecución y pensando también en su futura deconstrucción o también llamada construcción a la inversa.
Para acelerar el proceso constructivo se proyectaron las uniones de la estructura atornillada, lo cual permitió industrializar la estructura metálica, prefabricarla en taller durante el período de movimiento de tierras y cimentación y, posteriormente, montarla rápidamente en obra.
Los cerramientos exteriores y tabiquería interior se construyeron en seco, lo cual implicó también una gran cantidad de sistemas y procesos de prefabricación, que aportaron rapidez de ejecución y reducción de su coste.
En cuanto a la deconstrucción, cuando este edificio llegue al final de su vida útil, al estar construido en seco y con estructura atornillada, se podrán desmontar todos los elementos, ya que no están unidos por aglomerantes ni conglomerantes, sino por subestructuras, optimizando de esta manera la reutilización y reciclaje de sus componentes. Estos materiales, una vez desmontados, podrán volver a los ciclos industriales para la provisión de materias primas de alta calidad para nuevos productos reduciendo significativamente el coste.
Gestión y mantenimiento
Las tipologías constructivas del paso de instalaciones incorporan los conceptos de registrabilidad y escalabilidad, fomentando la facilidad de implementación de utillajes y dispositivos de gestión conjunta de los diferentes sistemas (alumbrado, climatización, telecomunicaciones, seguridad, sensorización domótica, etc.) y ofreciendo la disponibilidad de espacios adecuados para instalar sistemas avanzados a medida que sea requerido (ya sea por la propia evolución del uso del edificio o debido a la incorporación de avances tecnológicos y normativos en materia de instalaciones).
De esta manera, es posible afirmar que el edificio ha sido diseñado y construido teniendo en cuenta la variable tiempo, es decir, sobre la base de la versatilidad o adaptabilidad tecnológica, previendo la evolución de las instalaciones a lo largo de todo su ciclo de vida.
Usabilidad, barreras, modelos de negocio, regulación y formación
Los retos con los que nos hemos encontrado en la puesta en marcha de nuestra smart school son, por un lado, las barreras existentes en España para la explotación de las instalaciones fotovoltaicas en régimen de autoconsumo y, por otro, el hecho de formar parte de una smart grid de ámbito local, un proyecto pionero en un mercado incipiente donde los aspectos regulatorios (legales, técnicos, normativos y tarifarios) todavía se encuentran poco definidos y en constante evolución para el correcto desarrollo del mismo.
La rentabilidad de la inversión realizada en el edificio en este tipo de instalaciones se sustenta en un estudio coste-beneficio que contempla la utilización del total de la energía producida en la smart grid local y la utilización de sistemas para la gestión eficiente de la producción y la demanda energética, con la capacidad de acumulación de energía sobrante, bien en red (balance neto), bien de forma local (baterías) controlando todos los parámetros que tienen incidencia (ambientales, de uso, etc.).
Instalaciones, sistemas y tecnologías para la inteligencia
Como se puede desprender de lo descrito hasta ahora, el edificio se encuentra especialmente dotado de instalaciones y sistemas energéticos y TIC.
Sobre el primer aspecto, el edificio cuenta con una serie de elementos pasivos y activos que le han valido la Certificación Energética Clase A del ICAEN y que le convierten en un referente tanto para los edificios municipales de nueva construcción, como para el proyecto de ‘rehabilitación energética’ que Viladecans va a llevar a cabo con sus más de 60 edificios municipales existentes.
Sistemas pasivos
Ubicación del edificio respecto al solar. Está situado en el extremo noroeste del solar para concentrar toda la superficie del patio a sur.
Orientación, asoleo y volumetría del edificio:
- Edificio con esquema de peine desarrollado en un cuerpo principal y cuatro brazos perpendiculares al mismo. El cuerpo principal rectangular está alineado con el pasaje Remolar y tiene tres plantas de altura. Dispone de un pasillo central que da acceso a las diferentes estancias y los cuatro brazos de planta baja y planta piso. El espacio restante entre brazos configura los patios de los tres cursos de infantil.
- Esta configuración volumétrica maximiza el aprovechamiento de luz natural y las ganancias térmicas por radiación directa, a la vez que divide funcionalmente la escuela por ciclos educativos.
Materiales:
- Fachadas con altos aislantes térmicos: aumento de la inercia térmica
- Cristales bajo emisivos con cámara de aire
- Carpintería con rotura de puente térmico
- Fachadas en sur vidriadas previstas de porches y de protecciones solares pasivas
Sistemas activos
Calefacción:
- Caldera de gas de condensación con rendimiento de hasta un 107%
- Circuitos de radiadores de agua de fundición con válvulas termostáticas y aeroconvectores en la sala de actos
Agua:
- Doble acometida de agua, red de agua potable y red de inodoros y riego alimentada por la red de aguas regeneradas.
- Pulsadores temporizados en los grifos de baños y duchas
- Placas solares para el agua caliente en los vestuarios, cocina y aulas de educación infantil.
- Sistema de recirculación de agua caliente para reducir su consumo.
Ventilación:
- Recuperadores de calor que permiten recuperar aproximadamente un 50% de la energía contenida en el aire de extracción, limitando así el consumo de gas de la caldera.
Iluminación:
- Iluminación eficiente con fluorescentes de bajo consumo equipados con reactancias electrónicas.
- Alumbrado crepuscular en las zonas próximas a las ventanas.
- Sensores de presencia y luminosidad en baños.
Fotovoltaica:
- Instalación fotovoltaica que producirá electricidad para cubrir el 70% del consumo de la escuela. 650m2 de paneles fotovoltaicos, potencia de 94,56kWp, producción de 125 MWh/año y ahorro de emisión de 27Tm de CO2, NOX, SO2 y residuos radioactivos.
