eficiencia energÉtica en la arquitectura sostenible · sistemas de climatizaciÓn eficientes alto...

EFICIENCIA ENERGÉTICA

EN LA ARQUITECTURA

SOSTENIBLE

MATEO J. PÉREZ

ENERGIA CICLO DE VIDA

ENERGIA CICLO DE VIDA

ENERGIA CICLO DE VIDA

ENERGIA CICLO DE VIDA

ENERGIA CICLO DE VIDA

CRITERIOSNTES

• DEMANDA ENERGETICA EDIFICIO

• TIPOLOGÍA / MODO DE USO

• SISTEMAS / INSTALACIONES

DEMANDA DEL EDIFICIO

•REDUCIR AL MÁXIMO LA DEMANDA DEL EDIFICIO

•MANTENER O AUMENTAR LAS CONDICIONES DE CONFORT

ESTRATEGIAS BIOCLIMÁTICAS

ORIENTACIÓN

AISLAMIENTO TÉRMICO

MODELO PIRÁMIDES INVERTIDAS

LEDS

SUELOS RADIANTES

SISTEMAS DOMÓTICOS

FACHADAS VENTILADAS CERÁMICAS

SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN EFICIENTES

ALTO

CAPTORES TÉRMICOS

CUBIERTAS AJARDINADAS

RADIADORES DE BAJA TEMPERATURA

UTILIZACIÓN DE MATERIALES RECICLABLES

USO DE MATERIALES ECOLÓGICOS Y SALUDABLES

UTILIZACIÓN DE RESIDUOS

OPTIMIZACIÓN DE RECURSOS

INDUSTRIALIZACIÓN Y PREFABRICACIÓN

DISEÑO BIOCLIMÁTICO EXHAUSTIVO

ECO-URBANISMO

MEDIO

BAJO

BENEFICIO MEDIOAMBIENTAL PRECIO

CONSUMO EN VIVIENDA

CONSUMO EN CENTROS DE OFICINAS

Fuente: Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España 2004-2012 E4, capítulo edificación

CONSUMO EN CENTROS DEPORTIVOS

Fuente: Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España 2004-2012 E4, capítulo edificación

CONSUMO EN CENTROS EDUCATIVOS

Fuente: Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España 2004-2012 E4, capítulo edificación

CONSUMO EN CENTROS COMERCIALES

Fuente: Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España 2004-2012 E4, capítulo edificación

CONSUMO EN HOSPITALES

Fuente: Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España 2004-2012 E4, capítulo edificación

TECNOLOGÍA DE ALTA EFICIENCIA

SISTEMAS DE ALTA EFICIENCIA

Sistemas de iluminación

Sistemas de climatización

Sistemas de calefacción

Sistemas de agua caliente sanitaria (ACS)

Sistemas hidráulicos

Equipamientos auxiliares

SISTEMAS DE ILUMINACIÓN

ILUMINACIÓN NATURAL

ILUMINACIÓN ARTIFICAL

CRITERIOSNTES

• REDUCIR DEMANDA ILUMINACIÓN

• TIPOLOGÍA / MODO DE USO

• SISTEMAS / INSTALACIONES

SISTEMAS DE ILUMINACIÓN

• AUMENTO DEMANDA

EN CLIMATIZACIÓN

• DESLUMBRAMIENTO

EN EL INTERIOR

DISEÑO ÓPTIMO

+

USO RACIONAL

CÚPULA DEL

REICHSTAG:

NORMAN FOSTER

SISTEMAS DE ILUMINACIÓN

SECTOR

RESIDENCIAL

PORCENTAJES DE CONSUMO EN ILUMINACIÓN

ANALIZAR TIPOLOGÍA

TERCIARIO 15 / 40 %

RESIDENCIAL 10 / 15 %

SISTEMAS DE ILUMINACIÓN

TIPOS DE SISTEMAS DE ILUMINACIÓN

Luz directa

Luz indirecta proveniente del

techo

Luz indirecta proveniente de

las paredes

SISTEMAS DE ILUMINACIÓN

Alumbrado general Alumbrado general localizado Alumbrado localizado

SISTEMAS DE ILUMINACIÓN

El alumbrado general proporciona una

iluminación uniforme sobre toda el área iluminada

SISTEMAS DE ILUMINACIÓN

Flujo luminoso

Se define el flujo luminoso como la

potencia (W) emitida en forma de

radiación luminosa (lm).

SISTEMAS DE ILUMINACIÓN

Eficacia luminosa / Rendimiento

SISTEMAS DE ILUMINACIÓN

Iluminancia Cantidad de luz, en lúmenes, por el

área de la superficie a la que llega

dicha luz.

Unidad: lux = lm/m2.

EFICACIA LUMINOSA (Lm/W)

TIPO Temperatura

de Color

Rend. Color

Ra

Duración

horas

Eficacia

Lm/W

Incandenceste

Halógena (Xenon)

2400-2900

2850-4000

100

90-120

1000

2000-4000

5-20

Fluorescencia 2700-6500 75-98 18000 80-120

Halogenuros

Metálicos

3500-4800 65-95 6000

12000

70-120

Sodio alta presión

Sodio baja presión

2000-2300

2000-2300

60-65

25

18000 120-140

120-180

LED’s

Alta Potencia

2700-6500 60-92 35000

50000

80-120

OLED’s 2650-6800 80-90 10000 20-40

• FLUORESCENCIA / DESCARGA

• TECNOLOGÍA LED Y OLED

• HALÓGENAS DE LARGA DURACIÓN

ILUMINACIÓN EFICIENTE

LED’s (Light Emmiting Diodes)

Utilizan materiales inorgánicos como el GaInN/GaN.

TECNOLOGÍA SSL (Solid State Lighting)

OLED’s (Organic LED’s)

Utilizan materiales orgánicos concretamente

una combinación de C y H.

LED’S (LIGHT EMITTING DIODE)

LED’S (LIGHT EMITTING DIODE)

OLED’S (ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE)

OLED’S (ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE)

Los OLEDs admiten nuevos diseños arquitectónicos, como el papel de

pared luminoso y pueden integrarse en el mobiliario

MAYORES POSIBILIDADES DE INTEGRACIÓN ARQUITECTÓNICA

OLED’S VS LED’SVENTAJAS

• MÁS FINOS, FLEXIBLES Y LUMINOSOS.

• MAYORES POSIBILIDADES DE INTEGRACIÓN

• EN EL FUTURO MÁS ECONOMICOS (compuestos de H y C)

• MÁS ESCALABILIDAD Y NUEVAS APLICACIONES

OLED’S VS LED’SDESVENTAJAS

• TIEMPO DE VIDA CORTO (capa azul 14.000 h.)

• PROCESO DE FABRICACIÓN CARO. INVESTIGACIÓN

• FACILMENTE DEGRADABLES. EL AGUA LOS PUEDE

ESTROPEAR FACILMENTE

• IMPACTO AMBIENTAL NEGATIVO. DIFICILES DE RECICLAR

ILUMINACIÓN EFICIENTE

ILUMINACIÓN EFICIENTE

ELECCIÓN DEL EQUIPO AUXILIAR

RANGO DE PÉRDIDAS SEGÚN EL TIPO DE EQUIPO AUXILIAR

TIPO DE

LÁMPARA

Electromagnético

estándar

(Resistivo)

Electromagnético

bajas pérdidas

(Inductivo)

Electrónico

Fluorescencia 20-25 % 14-16 % 8-11 %

Descarga 14-20 % 8-12 % 6-8 %

Halógenas Baja

Tensión

15-20 % 10-12 % 5-7 %

LEDS - - 5-7 %

BALASTOS ELECTRÓNICOS

ARRANQUE EN FRÍO/CALIENTE

SENSORES DE CONTROL

ILUMINACIÓN EFICIENTE

TORRE AGBAR

SISTEMA PROPUESTO

SISTEMA PROPUESTO•SI SÓLO SE TIENE EN CUENTA LA REGULACIÓN EN

APORTE DE LA LUZ NATURAL, SE AHORRA UN 42%.

COSTE

•SI, ADEMÁS, SE REGULA GRACIAS A DETECTORES DE

MOVIMIENTO, EL AHORRO SERÍA DEL 50%.

•SI, A LOS ANTERIORES, SE LES UNE EL CONTROL

HORARIO, EL AHORRO SUBE HASTA EL 60%.

AMORTIZACIÓN

INVERSIÓN = 330.000 €

AHORRO ECONÓMICO > 65.500€ / año (0,08€ / KWH)

AMORTIZACIÓN EN 4 / 5 AÑOS

SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN

EFICIENTE

REFRIGERACIÓN NATURAL

PROTECCIÓN SOLAR EN VERANO

AHORROS EN CLIMATIZACIÓN

TIPOS DE SISTEMAS

SISTEMAS DE COMPRESIÓN

SISTEMAS DE ABSORCIÓN

SISTEMAS DE COMPRESIÓN

SISTEMAS CENTRALIZADOS

FREE COOLING

RECUPERACIÓN DE CALOR PARA ACS

TECNOLOGÍA INVERTER

EQUIPOS VRV CON RECUPERACIÓN DE

CALOR PARA CLIMATIZACIÓN

FREE-COOLING

RECUPERACIÓN DE CALOR

TECNOLOGÍA INVERTER

VRV CON RECUPERACIÓN DE CALOR

BOMBA DE CALOR

BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA

CAPTORES HORIZONTALES SONDAS VERTICALES

PILOTES GEOTÉRMICOS

SISTEMAS DE ABSORCIÓN

SISTEMAS DE ABSORCIÓN

ABSORBENTE REFRIGERANTE

BROMURO DE LITIO AGUA

AGUA AMONIACO (0 ºC)

El agua calentada (por el sol o caldera) cede ese calor al

absorbente y se consigue así agua fría.

El absorbente debe volver a ceder el calor a otra agua que

actúa como refrigerante para regenerarse y volver a hacer su

función.

BROMURO DE LITIO / AGUA

MEDIO EFECTO

SIMPLE EFECTO

DOBLE EFECTO

TEMPERATURAS EN LA ETAPA

DE GENERACIÓN

DOBLE EFECTO 120 / 150 ºC

SIMPLE EFECTO 70 / 80 ºC

MEDIO EFECTO 65 / 70 ºC

MÁQUINA DE ABSORCIÓN

TIPOS DE COLECTORES

EFICIENCIA DE LOS COLECTORES SOLARES

VENTAJAS DE LA ABSORCIÓN

APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA SOLAR EN VERANO

ENERGÍA GRATUITA

ELIMINAMOS PROBLEMAS DE SOBREPRESIÓN EN VERANO

LÍQUIDOS REFRIGERANTES

DESVENTAJAS DE LA ABSORCIÓN

COP´s BAJOS

SISTEMAS ACTUALMENTE DESCONOCIDOS

GASTO AÑADIDO DIFÍCIL DE JUSTIFICAR

COP EQUIPOS DE ABSORCIÓN

MEDIO EFECTO 0,35

EFECTO SIMPLE 0,7

DOBLE EFECTO 1,2

EXPANSIÓN DIRECTA 3-4

AIRE/ AIRE 4

AGUA/AGUA 6-7

UNIDADES CENTRÍFUGAS 9

COP EQUIPOS CONVENCIONALES

ABSORCIÓN + COMPRESIÓN

SOLUCIÓN PRÁCTICA

BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA RÉGIMEN PERMANENTE

+

FRÍO SOLAR PARA CUBRIR LOS PICOS DEMANDA

BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA

+

MÁQUINA DE ABSORCIÓN

ENERGÍA SOLAR + GEOTÉRMICA

RADIACIÓN SOLAR

FORMAS DE TRANSMISIÓN DE CALOR

RADIACIÓN 45%

CONVECCIÓN 35%

EVAPORACIÓN 10%

CONTACTO 5%

RESPIRACIÓN 5%

• nivel de actividad

• temperatura del aire

• temperatura media radiante

• humedad del aire

• velocidad relativa del aire

• vestimenta

PARÁMETROS DE CONFORT

B

VELOCIDAD DEL AIRE RECOMENDADA 0,15 / 0,25 m/s

PARÁMETROS DE CONFORT

DIFERENTES CURVAS DE CALEFACCIÓN

DISTRIBUCIÓN DEL CALOR

Sistemas urbanos

Sistemas colectivos

Sistemas individuales

SISTEMAS DE CALEFACCIÓN

SISTEMA URBANO

REYKJAVIK TIENE INSTALADOS 830 MW AVASTECE 190.000 personas

SISTEMA COLECTIVO

TIPOS DE CALDERAS

• Atmosféricas: la combustión se realiza tomando el aire de

la estancia donde está ubicada la caldera.

• Estancas: de mejor rendimiento que las atmosféricas, la

admisión de aire y la evacuación de gases tiene lugar en una

cámara cerrada, sin contacto alguno con el aire del local en

que se encuentra instalada.

Modulación automática de la llama

TIPOS DE CALDERAS ESTÁNDAR

CALDERAS DE BAJA Tª

PERMITEN Tª INTERIORES INFERIORES A LA Tª DE ROCIO

La circulación se realiza de tal modo que al llegar el agua a los

pasos de PDC (humos) donde están más fríos, la temperatura del

agua está por encima de la del punto de rocío.

CALDERAS DE CONDENSACIÓN

• Los humos intercambian su contenido de calor y se enfrían hasta 40 - 50 ºC,

esto es, se condensan.

• La cuota de energía recuperable a través de la condensación de los humos es

muy consistente: hasta un máximo del 16-17 %. Rendimiento de 104-109 %.

• RENDIMIENTO MÁXIMO cuando el sistema de calefacción necesita

temperaturas del agua relativamente bajas, entre 30 y 50 ºC.

QUEMADORES

•Inyectar el combustible en el hogar.

•Inyectar el aire necesario en el hogar para que se

produzca la combustión (reacción con el oxígeno).

•Procurar la energía inicial necesaria para

desencadenar la combustión (chispa o llama).

TODO-NADA. Cuando arranca lo hace a plena potencia y

seguirá así hasta que no exista demanda de energía.

ETAPAS. Normalmente son de dos o tres etapas. En función de

la demanda entra con un % de la potencia total.

MODULANTE. Adapta la potencia a la demanda. Son los más

adecuados para cualquier aplicación.

TIPOS DE QUEMADORES

BIOMASA

•NO IMPLICA EFICIENCIA ENERGÉTICA

•EFICIENCIA SE RELACIONA CON EL RENDIMIENTO

•NO EMISIONES CO2 (BALANCE 0)

BIOMASA

CALDERA DE GAS-OIL

TRANSFORMADA EN

BIOMASA

BIOMASA

PARA GRANDES POTENCIAS O MÁS AUTONOMIA

NECESITAMOS UN SILO DE ALMACENAJE

CUIDADO CON LAS

INFILTRACIONES

TRANSMISORES PASIVOS

• Radiadores de agua a alta temperatura 70ºC

• Radiadores de agua a baja temperatura 40ºC

• Superficies radiantes con fluido caloportador

SUELO RADIANTE

SUELO RADIANTE

• Tª TRABAJO 35 ºC - 40 º C - Tª SUPERFICIE 25ºC – 32 ºC

• SUPERFICIE DE RADIACIÓN IGUAL A SUPERFICIEN TOTAL

• NECESITA MUCHO CAUDAL Y POCA POTENCIA (25% menos RAD)

• CALDERAS : MODULANTES/BAJA TEMPERATURA/CONDENSACIÓN

• FUNCIONA A LA PERFECCIÓN CON ENERGÍA SOLAR TÉRMICA

SUELO RADIANTE

• POTENCIA max FRÍO = 36 W/m2

• SI Tª DE TRABAJO < 14 ºC SE PRODUCEN CONDENSACIONES

• SI Tª DEL SUELO < 23 ºC SE PRODUCEN CONDENSACIONES

• HUMEDAD AMBIENTAL > 60% CONDENSACIONES

• CIRCULACIÓN DE AIRE PARA MOVER MASA DE AIRE FRÍO

• FUNCIONA A LA PERFECCIÓN CON ENERGÍA GEOTÉRMICA

RECOMENDACIONES

ENERGÍA TÉRMICA SOLAR

CALDERAS DE CONDENSACIÓN

CALDERAS DE BAJA TEMPERATURA

SUELO RADIANTE

RADIADORES DE BAJA TEMPERATURA

SUELO RADIANTE:

• CENTROS EDUCATIVOS

• HOSPITALES

RADIADORES DE BAJA TEMPERATURA:

• EDIFICIO RESIDENCIAL VPO

• ZONA CLIMA TEMPLADO

APLICACIÓN PRÁCTICA

SEGÚN TIPOLOGÍA O USO

SISTEMAS HIDRÁULICOS

ESCASEZ AGUA Y TENSIÓN HÍDRICA

Huellas ecológicas de agua de los diferentes países. © WaterFootprint.org

ARQUITECTURA SOSTENIBLE

CUBIERTAS ALJIBE

RECUPERACIÓN AGUAS DE LLUVIA

RECICLAJE DE AGUAS GRISES

RECICLAJE DE AGUAS NEGRAS

SISTEMAS DE AHORRO DE AGUA

CIRCUITOS DE RECIRCULACIÓN

REDUCTOR DE FLUJO

25 – 40 % AHORRO

AIREADORES O PERLIZADORES

60% DE

AHORRO

GRIFERÍA ELECTRÓNICA

60 – 75 % AHORRO

10 VECES MÁS CAROS

3 – 5 AÑOS AMORTIZADO

TECNOLOGÍAS DE DISTRIBUCIÓN

BOMBAS DE CIRCULACIÓN

20 % ENERGÍA ELÉCTRICA MUNDIAL SE GASTA EN

SISTEMAS DE BOMBEO DE AGUA

POSIBLE AHORRO DEL 30 – 50 % DE ESTA ENERGÍA

USO DE BOMBAS CIRCULADORAS EFICIENTES

(VELOCIDAD VARIABLE)

AHORRO CON BOMBAS EFICIENTES

Potencia de las

bombas

convencionales (W)

Potencia de las

bombas eficientes (W)

Viviendas unifamiliares

(calderas murales)25 – 40 5 – 12

Bloque de pisos 30/40

viviendas70 – 200 20 – 50

Bloque de pisos 120/150

viviendas400 – 2.000 50 – 180

Grandes edificios

(hoteles, centros

deportivos)

1.000 – 6.000 370 – 7.500

TIEMPO DE AMORTIZACIÓN

EQUIPAMIENTOS

AUXILIARES

EXCESO DE EQUIPAMIENTO

EL ETIQUETADO ENERGÉTICO

LAVAVAJILLAS

CONSUMO ENERGÉTICO

CLASE A : 1,05 Kwh CICLO

CLASE B : 1, 25 Kwh CICLO

90% DEL CONSUMO PROVIENE DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA USADA PARA CALENTAR EL AGUA

CAPACIDAD ADECUADA

CLASE A DE 12 CUBIERTOS

1,05 Kwh CICLO

CLASE B DE 9 CUBIERTOS

0,95 Kwh CICLO

CONSUMO EN STANDBY

PREVISIÓN DE CONSUMO EN EUROPA

(INTERNATIONAL ENERGY AGENCY)

MATEO J. PEREZ