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