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2 1993 Directiva 93/76/CEE (SAVE) RITE 98
2002 Directiva 2002/91/CE (Eficiencia Energética Edificios) CTE 06; RITE 07, RD 47/2007
2006 Directiva 2006/32/UE (Uso final de la Energía)
2010 Directiva 2010/31/UE (Refundición Efcn. Enrgt. Edificios) 2012 Directiva 2012/27/UE (Eficiencia Energética)
2004 Directiva 2004/8/CE (Fomento de la Cogeneración) La hemos fomentado?
2009 Directiva 2009/28/CE (Energías Renovables) PENDIENTE ¡¡¡¡¡¡¡¡
AÑO EUROPA ESPAÑA
2009 Directiva 2009/72 y 73/CE (Mercado Electricidad y Gas) Medición Inteligente
PENDIENTE
DEROGADA DEROGADA
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* 20% Reducción emisiones de gases de efecto invernadero (CO2). Respecto a los niveles de 1990.
* 20% Uso de energía final de Energías Renovables.
* 20% Reducción del consumo de Energía Primaria.
* Año 2020
Los objetivos de eficiencia energética, sostenibilidad y uso de energías renovables se engloban en el denominado: 20 20 20
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Demandas Mínimas Rendimientos Máximos
Uso generalizado de Renovables
El objetivo NO es poner equis en todas las casillas del 20, 20, 20, sino en cada caso aplicar las soluciones que mejor reduzcan el consumo y las emisiones.
Pero el OBJETIVO REAL es, y debe ser, conseguir el MINIMO CONSUMO POSIBLE (técnico económico) y consecuentemente la MINIMA EMISION DE CONTAMINANTES, lo que se logra con:
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1996 2020 Emisi
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Renovables
Eficiencia
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6
7
¿Qué es un edificio eficiente? Es aquel que consuma poca energía y que una parte importante de la poca energía que consuma sea de origen renovable
La eficiencia energética se mide bien mediante las emisiones de CO2 o bien mediante el consumo de energía primaria no renovable, derivadas en ambos casos del consumo de energía final (electricidad o combustibles).
A
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Las diferentes energías utilizadas
tienen el mismo efecto en las
emisiones o en el consumo de
energía primaria?
FACTORES DE CONVERSION
9 EMISIONES PROMEDIO (2014): 270 gCO2/kWh
10 EMISIONES PROMEDIO: 1.052 gCO2/kWh
PANEL INFORMATIVO INSTALACION
FOTOVOLTAICA EN UN HOTEL
SON NECESARIOS UNOS FACTORES DE CONVERSION
UNICOS PARA TODAS LAS
INSTALACIONES
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REFERENCIAEMISIONES PRIMARIAgCO2/kWh kWh/kWheprim
COMBUSTIBLEGAS NATURAL 204 1,010GLP 244 1,080GASOLEO C 287 1,080CARBON 347 1,000BIOMASA NO DENSIFICADA NEUTRO 1,000BIOMASA PELLETS NEUTRO 1,000ELECTRICIDADCONVENCIONAL PENINSULAR 649 2,610CONVENCIONAL EXTRAPENINSULAR 981 3,350NOCTURNA PENINSULAR 517 2,020
ENERGIA
DR Nº7 CRTF
VALORES ACTUALMENTE VIGENTES
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REFERENCIAEMISIONES PRIMARIA EP NO Rnvbl EP RnvblgCO2/kWh kWh/kWhep kWh/kWheprim kWh/kWheprim
COMBUSTIBLEGAS NATURAL 252 1,195 1,190 0,005GLP 254 1,204 1,201 0,003GASOLEO C 311 1,182 1,179 0,003CARBONBIOMASA NO DENSIFICADA 18 1,037 0,034 1,003BIOMASA PELLETS 18 1,113 0,085 1,028ELECTRICIDADCONVENCIONAL NACIONAL 399 2,461 2,135 0,326CONVENCIONAL PENINSULAR 399 2,463 2,082 0,381CONVENCIONAL EXTRAPENINSULAR 867 3,125 3,052 0,073
ENERGIA
IDAE PROPUESTA 03/03/2014
VALORES PROPUESTOS PENDIENTES DE APROBACION
13 Definición de edificio eficiente????
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La clave de la eficiencia energética reside en el propio edificio
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ENERGIA CALOR FRIO
COMPRESION (2) COMPRESIONBOMBAS de CALOR ENFRIADORAS
PRODUCCION TERMICA
(2) Existen equipos con ciclo de compresión y motor a gas (pueden proporcionar frio y calor)
(1) El ciclo de Absorción tambien puede utilizarse para producir calor
COMBUSTIBLES CALDERAS ABSORCION (1)
ELECTRICIDAD
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Tª PRODUCCION
ºC
80 - 90BOMBA DE CALOR (ALTA TEMPERATURA) 70 - 60
BOMBA DE CALOR 50
ENFRIADORA 7
CALDERAS
EQUIPOSPRODUCCION TERMICA
(*): Cuanto mayor es la temperatura menor es el COP
(*)
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SOLO CALOR SOLO FRIO CALOR Y FRIO
CALEFACCION REFRIGERACION Calor O Frío
ACS ALTAS CARGAS Calor Y Frío
PISCINAS, etc. INTERNAS Simultaneamente
USOS TERMICOS DEL EDIFICIO
CALDERAS: • Cuando se requieren temperaturas altas (Radiadores, ACS, etc.) • Usos predominantes: Calor.
ENFRIADORAS: • Se requiere refrigeración. • En instalaciones con calor a temperaturas altas Caldera/Enfriadora
BOMBAS DE CALOR: • Cuando se requieren temperaturas menores (UTA, Suelo Radiante, etc.) • Usos Calor y/o Frio (equipos reversibles).
EN LAS INSTALACIONES
PUEDEN INTEGRARSE TODOS LOS
EQUIPOS
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FRÍO O CALOR, ALTERNATIVOS Edificios con climatización, sin grandes cargas internas, o con caudales de ventilación importantes que permiten el enfriamiento gratuito. En estos casos no se justifica la producción térmica con recuperación. Soluciones tradicionales: Calderas y Enfriadoras. Bombas de calor reversibles.
FRÍO Y CALOR SIMULTÁNEOS Edificios con climatización, con grandes cargas internas, o con orientaciones
opuestas. Edificios con climatización, y otros usos de calor simultáneos como ACS,
piscinas, etc. En estos casos SI se justifica la producción térmica con recuperación. Si se requiere alta temperatura en calor: recuperación parcial. Si la temperatura necesaria en calor es baja, las soluciones mas eficaces son con
recuperación total o equipos polivalentes
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Hay equipos de producción de frio con recuperación de calor; esta recuperación puede ser: * Parcial a alta temperatura (habitualmente para ACS) * Parcial o total a temperatura media.
Recuperación parcial a alta temperatura, descarga de compresores
Se trata de equipos con recuperación de calor, por lo que siempre deben funcionar produciendo frio, para poder recuperar el calor de condensación
Recuperación parcial, a temperaturas medias, o parcial según régimen de funcionamiento
EQUIPOS CON RECUPERACION DE CALOR
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FRIO Y CALOR SIMULTANEO, pero en cada Zona Frio O Calor. Distribución a DOS tubos. Producción con recuperación
FRIO Y CALOR SIMULTANEO, Frio Y Calor en cada Zona Distribución a CUATRO tubos. Producción con recuperación
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TEMPERATURAS EXTERIORES
FREC
UEN
CIA
S H
OR
ARIA
S AN
UA
LES
Las necesidades de calefacción y/o refrigeración dependen de la localidad de ubicación del edificio; este es otro aspecto que debe considerarse a la hora de seleccionar los sistemas de climatización.
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FREC
UEN
CIA
S H
OR
ARIA
S AN
UA
LES
TEMPERATURAS EXTERIORES
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1º DEFINIR LOS USOS TÉRMICOS EN EL EDIFICIO CALEFACCION (CALOR) ACS (CALOR) AGUA PISCINAS (CALOR) REFRIGERACIÓN (FRIO)
2º DEFINIR LOS EMISORES/USOS QUE SE VAN A APLICAR
RADIADORES (45ºC-70ºC) ACS (50ºC-70ºC) AGUA PISCINAS (25ºC) UNIDADES TRATAMIENTO AIRE(40ºC-50ºC) VENTILOCONVECTORES (40ºC-50ºC / 7ºC-10ºC) SUELO RADIANTE (40ºC-45ºC / 13ºC-18ºC)
3º SELECCIONAR LOS EQUIPOS DE PRODUCCION TÉRMICA
CALOR 70ºC: CALDERAS CALOR 50ºC: CALDERAS o BOMBAS DE CALOR FRÍO 7ºC: ENFRIADORAS o BOMBAS DE CALOR
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Para un mayor aprovechamiento de las calderas de condensación deben diseñarse esquemas hidráulicos que aseguren que las temperaturas de retorno a las calderas sean lo mas bajas posible, para ello los retornos de los usos de mayores temperaturas (pe ACS) pueden conectarse a las impulsiones de los circuitos con temperaturas mas bajas .
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BdC a
cuatro tubos
Calderas de
condensación
Compensador y colectores
de calor de alta temperatura
Bombas de Calor Reversibles
Compensador y colectores
de calor de baja temperatura
Compensador y colectores de frio
Las calderas con un nivel térmico superior , desde un compensador de alta temperatura cubren directamente los servicios que requieren temperaturas mas elevadas (ACS, Radiadores, etc.) y mediante un circuito con válvula de tres vías apoyan a los servicios de calor de menor temperatura. La Bomba de Calor a 4 tubos produce simultáneamente frio y calor. Las Bombas de Calor Reversibles producen frio o calor, según las necesidades del edificio.
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- +
TUBERIAS CALEFACCION
TUBERIAS REFRIGERACION
AIRE EXTERIOR
AIRE EXPULSADO
AIRE DE RETORNO
AIRE IMPULSADO
AIRE RECIRCULADO
ESPACIO CLIMATIZADO
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- +
TUBERIAS CALEFACCION
TUBERIAS REFRIGERACION
AIRE EXTERIOR
AIRE EXPULSADO
AIRE DE RETORNO
AIRE IMPULSADO
AIRE RECIRCULADO
ESPACIO CLIMATIZADO
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Directiva 2009/28/CE SON CONSIDERADAS RENOVABLES: EOLICA. SOLAR. BIOMASA. GEOTERMICA. AEROTERMICA. HIDROTERMICA. HIDRAULICA. DE LAS OLAS. DE LAS MAREAS. GASES DE VERTEDERO. GASES DE PLANTAS DE DEPURACIÓN. BIOGAS.
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ELECTRICIDAD CALOR BOMBA DE CALOREOLICA GEOTERMICA DIRECTA GEOTERMICA
SOLAR FOTOVOLTAICA SOLAR TERMICA HIDROTERMICA
HIDRAULICA BIOMASA AEROTERMICA
OCEANICA
(*): HABITUALMENTE UTILIZADOS PARA COGENERACION
GASES DE VERTEDERO (*)
GASES DE PLANTAS DE DEPURACIÓN (*)
BIOGAS (*)
Las ENERGIAS RENOVABLES producen: • ELECTRICIDAD. • CALOR
Las Bomba de Calor producen: • CALOR • FRIO Aunque solo tiene consideración de renovable el calor
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ELECTRICIDAD CALOR BOMBA DE CALOREOLICA GEOTERMICA DIRECTA GEOTERMICA
SOLAR FOTOVOLTAICA SOLAR TERMICA HIDROTERMICA
HIDRAULICA BIOMASA AEROTERMICA
OCEANICA
(*): HABITUALMENTE UTILIZADOS PARA COGENERACION
GASES DE VERTEDERO (*)
GASES DE PLANTAS DE DEPURACIÓN (*)
BIOGAS (*)+ cogeneración
La cogeneración al producir calor y electricidad compite con las energías renovables que aportan calor, por este motivo su integración en las instalaciones de los edificios se debe analizar conjuntamente con las renovables.
33 Rendimiento Global: (100 + 250) / (250 + 275) = 0,67 (67%)
275
275
250 100
250
100
La integración de la cogeneración requiere el uso conjunto de calor y electricidad, compitiendo con las renovables térmicas, por ello debe estudiarse cual es mas conveniente en cada caso
34 Rendimiento Global: (100 + 250) / (125 + 330) = 0,77 (77%)
250
100
165
330
125 50 50
100
150
165
165
Siempre y cuando se aproveche todo el calor
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CALEFACCION REFRIGERACION ACSBIOMASA TOTAL (1) ABSORCION TOTAL (1) NO (1)SOLAR TERMICA POCO ABSORCION FRACCION SIGEOTERMICA TOTAL (1) TOTAL FRACCION (2) POCOHIDROTERMICA TOTAL TOTAL FRACCION (2) POCOAEROTERMICA TOTAL TOTAL FRACCION (2) POCOCOGENERACION ALTO ABSORCION ALTO SI (3)
ENERGIAAPLICACIÓN
APOYO
(3): Hay que combinar las producciones de calor y electricidad
(1): Aunque pueden diseñarse para cubrir la demanda total, lo adecuado suele ser disponer de apoyo tradicional(2): Suelen tener limitación de temperatura de producción, por lo que resulta habitual disponer de apoyo en ACS
ABSORCION: Requieren equipos de absorción lo que encarece la solución.COGENERACION: Deben solaparse las curvas de demanda térmica y eléctrica, por lo que requieren apoyo
CALEFACCION REFRIGERACION ACSVIVIENDAS ALTO BAJO ALTO
OFICINAS BAJO ALTO BAJO
HOTELES MEDIO ALTO ALTO
TIPO EDIFICIOAPLICACIÓN
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HABITUALES POSIBLES
RADIADORES 80/60ºC 60/40ºCPRIMARIO ACS 80/60ºC 70/50ºCVENTILOCONVECTORES 60/50ºC 50/40ºCUTAs 60/50ºC 50/40ºCSUELO RADIANTE 45/40ºC 40/35ºCANILLO CONDENSACION
REFRIGERACION 7/12ºC 10/15ºC
APLICACIÓNTEMPERATURAS (ºC)
30/20ºC
Para integrar las energías renovables en las instalaciones de los edificios, deben contemplarse las temperaturas necesarias en los sistemas térmicos, siendo mas ventajosa la integración cuanto menor sea la temperatura necesaria, integración directa de las renovables de baja temperatura o mejor aprovechamiento de la acumulación en las de mayor temperatura
Instalaciones de Agua, las de mayor facilidad de
integración de renovables
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GEOTERMIA-AEROTERMIA ENERGÍA SOLAR FOLTOVOLTAICA
ENERGÍA SOLAR TÉRMICA
BIOMASA COGENERACIÓN
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39
ENERGÍA SOLAR TÉRMICA
Un kWp instalado puede producir un 80%de las horas pico.
1kWp aproximadamente 10 m2.
Una instalación solar térmica normal puede proporcionar un 40% de la energía que recibe.
ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA
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La integración de la energía solar térmica en la producción de ACS central es inmediata. La instalación solar precalienta el ACS hasta la máxima temperatura que pueda alcanzar en cada momento y la instalación térmica eleva la temperatura hasta la de acumulación reglamentada
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En la integración de la instalación solar térmica se deben considerar los diferentes niveles térmicos delos distintos usos del edificio; dando prioridad a su integración en los de menor nivel térmico. Según se vayan cubriendo las necesidades de los de menor temperatura la regulación solicitará mayores temperaturas de producción de la instalación solar Esta forma de funcionamiento asegura en todo momento el mayor rendimiento posible de la instalación solar
ACS y apoyo solar a calefacción
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h (Entalpía)
CONSUMO
ENERGIA COMPENSADA
CALOR UTILIZABLE
ERES Rnvb
ENERGIA NATURALEZA
P (Presión)
AEROTERMIA, HIDROTERMIA,
GEOTERMIA
Solo tiene consideración de renovable la producción de calor; la condensación para generación de frío es una necesidad de un ciclo que trabaja contra la transmisión natural del calor; el aprovechamiento del calor de condensación se considera recuperación, que también contribuye a la eficiencia energética.
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ANEXO VII: BALANCE ENERGETICO DE LAS BOMBAS DE CALOR. (Decisión de la Comisión 2013/114/UE de 1 de marzo de 2013)
ERES: Cantidad de energía (aerotérmica, geotérmica o hidrotérmica) capturada por bombas de calor que debe considerarse como energía procedente de fuentes renovables.
ERES: = Qusable · (1 – 1/SPF).
Qusable: Calor útil total entregado por la BdC.
SPF: COP medio estacional estimado para la BdC.
BdC ELECTRICAS: SCOPnet mínimo > 1,15 · 1/0,455 = 2,53 (En documentos UE 2,5)
Directiva 2009/28/CE
Sólo tienen consideración de Energía Renovable las aportaciones de calor, no las de frío.
ENERGIAS RENOVABLES: BOMBAS DE CALOR
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SCOPnet MINIMO: 2,53
2,00 0,00 5,50 0,822,50 0,00 6,00 0,833,00 0,67 6,50 0,853,50 0,71 7,00 0,864,00 0,75 7,50 0,874,50 0,78 8,00 0,885,00 0,80 8,50 0,88
COMBUSTIBLE SPERnet MINIMO: 1,15
0,80 0,00 2,20 0,551,00 0,00 2,40 0,581,20 0,17 2,60 0,621,40 0,29 2,80 0,641,60 0,38 3,00 0,671,80 0,44 3,20 0,692,00 0,50 3,40 0,71
SPER (ESTACIONAL)
ERESSPER
(ESTACIONAL)ERES
ENERGIA PROCEDENTE DE LAS BdC CONSIDERADA COMO RENOVABLE.
SCOP(ESTACIONAL)
ERESSCOP
(ESTACIONAL)ERES
ELECTRICAS
Energía procedente de las bombas de calor
(eléctricas y de combustible) que tiene
la consideración de renovable:
45 SONDAS EN EL TERRENO
RAMAL 1 RAMAL 2 RAMAL 3 RAMAL 4
BOMBA DE CALOR AGUA/AGUA (GEOTERMICA)
46 FUNCIONAMIENTO EN
REFRIGERACION
RAMAL 1 RAMAL 2 RAMAL 3 RAMAL 4
47 FUNCIONAMIENTO EN CALEFACCION
RAMAL 1 RAMAL 2 RAMAL 3 RAMAL 4
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BOMBA DE CALOR AGUA/AGUA (GEOTERMICA)
FUNCIONAMIENTO SIMULTANEO FRIO/CALOR
RAMAL 1 RAMAL 2 RAMAL 3 RAMAL 4
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Posibilidad de aprovechamiento del calor del agua (Hidrotermia)
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Posibilidad de aprovechamiento el calor del agua (Hidrotermia)
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DISTRIBUCIONES A CUATRO TUBOS
CALDERAS + BOMBAS DE CALOR
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Si la energía renovable (p.e. Biomasa) o la cogeneración proporciona de manera permanente la temperatura necesaria en la instalación, su integración es inmediata, el depósito de acumulación se conecta directamente como otro productor de calor.
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Las instalaciones térmicas se dimensionan por POTENCIA.
Las ENERGIAS RENOVABLES, al igual que la COGENERACION, deben seleccionarse de modo que la ENERGIA ENTREGADA sea máxima. Las energías renovables se asocian a sistemas de acumulación, que permiten almacenar la energía cuando se está produciendo para utilizarla cuando sea necesaria, reduciendo además la potencia necesaria. Para su integración hidráulica es fundamental diferenciar las temperaturas de los distintos usos térmicos del edificio y las alcanzables por las energías renovables, integrando cada renovable en el circuito que permita su máximo aprovechamiento.
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Las calderas de Biomasa alcanzan los mismos niveles térmicos que las de combustibles fósiles, sus instalaciones son similares añadiendo depósitos de inercia para lograr modulación y limitar potencias.
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Se debería responder a estas preguntas: • ¿Hay espacio suficiente?
• ¿Existe suministro fiable? • ¿Hay demanda de energía importante para calefacción,
producción de ACS o piscina climatizada?
• ¿Podemos causar molestias en el entorno?
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La oferta tecnológica actual es de muy alta calidad, PERO.. No TODO vale para TODO, cada energía tiene sus aplicaciones. Para cada
tipo de edificio, zona climática, etc. se deben seleccionar la instalación, el sistema y las energías mas adecuadas.
Tampoco se debe olvidar que la naturaleza no da nada gratis, por ello antes de aplicar las energías renovables debe lograrse que el edificio demande la menor energía posible.
Los programas de simulación constituyen una herramienta necesaria para estos análisis, evidentemente comprobados por "ojos" expertos.
Para un óptimo aprovechamiento de los resultados, se debe comunicara la administración los datos de certificaciones, inspecciones, mantenimientos, etc., de modo que se puedan contrastar con datos reales los análisis previos de proyecto; permitiendo la recalibración delos programas de simulación y la divulgación de las medidas mas eficaces para cada caso, con el objetivo de facilitar futuras decisiones y reglamentaciones .
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Integración de las Energías Renovables Se debe distinguir entre los usos necesarios (calefacción, refrigeración, etc.)
de los “suntuarios” (piscinas descubiertas, climatización de espacios abiertos, etc.) de manera que no se utilicen en estos últimos las renovables que conllevan algún consumo “tradicional”.
En cada caso se debe analizar las energías renovables disponibles atendiendo al nivel térmico que alcanzan, optando por las que mayor energía” puedan aportar a la instalación.
Producción de Electricidad.La producción de electricidad (fotovoltaica, eólica, cogeneración) se debe analizar desde el punto de “autoconsumo” o venta a costo de producción o, como máximo, igual costo que el de compra.
No debe sustentarse en subvenciones. Por supuesto tampoco debe obstaculizarse “peaje de respaldo”...
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Objetivo: Reducir los costes y la emisión de contaminantes limitando el consumo total de energía en los edificios.
Consumo = Demanda / rendimiento Para lograr dicho objetivo se debe actuar de dos maneras: 1. Reduciendo la Demanda del edificio DISEÑO OPTIMO DEL EDIFICIO, O SU REHABILITACION 2. Aumentando el Rendimiento de las Instalaciones SELECCIÓN DE LAS INSTALACIONES MAS EFICIENTES
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Para alcanzar este objetivo los edificios deben construirse, o
rehabilitarse, de manera óptima, incluyendo criterios pasivos (Demandas Mínimas)
Las instalaciones deben incluir medidas de eficiencia energética y ser diseñadas de manera que se adapten óptimamente a las características del edificio
A pesar de cumplir las medidas anteriores las instalaciones presentarán, aunque mínimos, consumos de energía, que deberán compensarse Con la integración de energías renovables que aporten esa energía