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SEMINARIO PUERTO MONTTCERTIFICACIÓN, EFICIENCIA Y GESTIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES

Eficiencia Energética…Energía y Atmósfera


Fabián González Candia

Jefe Área Energía y Construcción

[email protected] 28 Abril 2011


Introducción

Estrategias de Diseño Integrado

Diseño y Uso de Tecnologías Eficientes

Simulación Computacional

Comisionamiento

Evaluación de Proyectos Eficientes

Agenda


Introducción


Introducción

Algunos números sobre CONSUMO ENERGÉTICO en Chile

Consumo Energético Sectorial en Operación [GWh]

Transporte Industria y Minería Edificio

Derivados Petróleo 120.970 48.460 17.913

Electricidad 496 42.613 19.059

Carbon 0 5.341 60

Gas Natural 195 899 7.079

Leña 0 22.009 39.908

Fuente: Balance Nacional de Energía año 2008







Carbon 0 5.341 60


Leña 0 22.009 39.908


Introducción







Carbon 0 5.341 60


Leña 0 22.009 39.908


2004 2005 2006 2007 2008

Consumo 68.212 68.337 69.500 72.062 72.243

65.000

67.000

69.000

71.000

73.000

75.000

Ener

gía

[GW

h]

5,6 %

Introducción


Este panorama proyecta 2 RESULTADOS….

Agotamiento de recursos NO renovables

Aumento de las emisiones GEI

La Solución …

EFICIENCIA ENERGÉTICAy el uso de Energías Renovables No Convencionales

Eficiencia Energética

y el uso de ERNC

Introducción


¿ Que es la Eficiencia Energética ?

Es el conjunto de acciones que permiten OPTIMIZAR la relación entre la cantidad de

energía consumida y los productos y servicios finales obtenidos…

Fuente: Gobierno de Chile, PPEE.

Introducción


¿ Que es la Eficiencia Energética ?

Es el conjunto de acciones que permiten OPTIMIZAR la relación entre la cantidad de

energía consumida y los productos y servicios finales obtenidos…

Fuente: Gobierno de Chile, PPEE.

Productos y servicios finales obtenidos

Cantidad de energía consumida

PRODUCTOS Y SERVICIOS FINALES OBTENIDOS

cantidad de energía consumida

Introducción


En TransporteMayor Distancia Recorrida

Menos consumo energético

En IndustriaMayor Nivel de Producción


En EdificiosMayor Nivel de CONFORT


La Eficiencia Energética esta DIRECTAMENTE RELACIONADA con el confort interior (calidad

ambiental, habitabilidad)

Introducción


¿ Apagar la Luz ?

¿ Apagar la Climatización ?

Concepto Errado de

Eficiencia Energética

Introducción


Confort interior

Térmico

Lumínico

Calidad del Aire

Acústico

CONFORT INTERIOR

Introducción


Diseño Integrado


Diseño Integrado

Edificación que durante todo su ciclo de vida, optimiza el uso de los

recursos energéticos, hídricos y materiales y que al mismo tiempo

presenta optimas condiciones de calidad del ambiente interior

Edificio de Alto Rendimiento


-Oportunidad perdida.

La edificación diseñada para sólo lograr los mínimos

requerimientos legales locales para el comportamiento

mínimo.

- La estrategia de la actualización.

El diseño estándar se actualiza con equipamiento

eficiente para mejorar el comportamiento energético, o

con soluciones parciales.

- La estrategia del Diseño Integrado.

Los asuntos energéticos son incorporados a la filosofía

general del diseño para el comportamiento óptimo.

LAS 3 FORMAS DE ENFRENTAR UN PROYECTO

Diseño Integrado


CLIMATIZACIÓN

ESTRUCTURAS

SANITARIO

Y AGUAS

LLUVIAS ILUMINACIÓN

Energías

Renovables

Paisajismo

REDES

Diseño Integrado

COORDINACIÓN


Ejemplo – Diseño Integrado

PROYECTO BICENTENARIO BEAUCHEF PONIENTEFCFM Universidad de ChileJulio 2009 , Santiago, Chile


PARQUE O’HIGGINS

FACULTAD DE CIENCIAS

FISICAS Y

MATEMATICAS

REPUBLICA

CLUB HIPICO

Av. Blanco Encalada

Av. Vicuña Mackenna

Av. Lib. Bdo. O’Higgins

Autopista Central

Av. Manuel A. Matta

Autopista Central



Nombre: Proyecto Bicentenario

Beauchef Poniente

Uso: Educacional y Oficinas

Ubicación: Avenida Beauchef n 851,

Santiago, Región

Metropolitana

Propietario: Facultad de Ciencias Físicas y

Matemáticas, U. de Chile.

Gerenciamiento: IDIEM.

Arquitecto: A4 Arquitectos + Borja

Huidobro

Ingeniero calculista: René Lagos y Asociados

Climatización: Cintec S.A.

Instalación Sanitaria: Ivigar Ltda.

Iluminación: Arq+Luz

Acústica: Acustika Ltda.

Electricidad : ICC Ingeniería.

Seguridad: IPSA Ltda.Networking

Magenta S.A.

Automatización: Home Control.

Piscina: Aquasol.




Superficie construida: 48.500 m2

Superficie del terreno: 6.500 m2

Pisos construidos: 13 pisos (7

pisos + 6

Subterráneos)

Auditorio: 500 m2

Piso 3 - 7 Oriente: 950 m2

Piso 1 - 2 Oriente: 640 m2

Piso 3 - 7 Poniente: 1.500 m2

Piso 2 Poniente: 1.300 m2

Piso 1 Poniente: 1.200 m2

Subterráneo 1: 5.300 m2



Subterráneo 4 - 6 : 6.000 m2



PISCINA

MULTICANCHA 1 MULTICANCHA 1

AUDITORIUM

PATIO CENTRAL

EDIFICIO EXISTENTE

HALLL

ESTACIONAMIENTO SUBTERRÁNEO -6





PATIO CENTRAL

TORRE ORIENTE TORRE PONIENTE



ELEVACIÓN NORTE

ELEVACIÓN ORIENTE

ELEVACIÓN PONIENTE

ELEVACIÓN SUR

EDIFICIO PBBP EN DESIGNBUILDER



Symbol Definition

Control Switch (see specification on document “Design criteria- lighting control”)

Light Sensor (see specification on document “Design criteria- lighting control”)

Presence Sensor( see specification on document “Design criteria- lighting control”)

1st Floor Plan, West Building

1st Floor Plan, East Building



0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

DEMANDA MENSUAL kWh

CONTRIBUCIÓN SOLAR kWh

CONTRIBUCION SOLAR %



Uso FinalLínea Base Caso Propuesto

$ $ Ahorro Porcentual

Procesos (Elect) 96.886.707 96.886.707 0%

Iluminación Interior (Elect) 62.580.631 32.179.854 48,6%

Iluminación Exterior (Elect) 3.161.762 1.099.623 65,2%

Calefacción (Elect) 8.357.436 6.485.835 22,4%

Refrigeración (Elect) 103.454.148 67.651.413 34,6%

Ventiladores (Elect) 73.063.807 58.451.045 20,0%

Bombas (Elect) 27.995.818 11.131.188 60,2%

ACS (Elect) 19.483.330 4.740.824 75,7%

Total 375.500.309 273.885.665 27,1%


Tecnologías Eficientes



MERCADO

El desarrollo tecnológico a nivel mundial esta muy avanzado en materias de edificación sustentable.

En Chile la problemática radica en la falta de transferencia tecnológica con países líderes

desarrollo tecnológico

Existe una desconfianza del mercado a la innovación.

La rueda ya esta inventada !!



Acceso a la información

GLOBALIZACIÓN

Comunicaciones

Transporte


Tecnologías Eficientes - Ejemplo

Gestión y coordinación de Proyectos - BIM



Sistemas de Climatización


Nuevas Tecnologías en climatización


VRV

Sistema de cielo radiante



Domótica - Controles



ModelaciónLa modelación es el arte de desarrollar un modelo que represente fielmente un

sistema complejo.

(Hansen, ESRU)

Villa Savoye, Le Corbusier



SimulaciónLa simulación es el proceso de utilización del modelo para analizar y

predecir el comportamiento de un sistema real, esta puede basarse en un

modelo físico (a escala o tamaño real) o en un modelo numérico-

computacional.

Heliodón, UTFSM Modelo CFD, DesignBuilder Gráfico, DesignBuilder



El Proceso

- Conducción de calor

- Convección superficial

- Radiación

- flujos de aire

- generación interna de calor

- horarios y control

- etc.

Variables físicas involucradas:

Energy simulation in building design (2001), Joe Clarke



El Proceso

INFORMACIÓN DE ENTRADA INFORMACIÓN DE SALIDA

- Datos climáticos

- Geometría del edifico

- Materiales construcción

- Sistema Energéticos (tipo y uso)

- Información de ocupación

- Ocupantes

- Horarios y programaciones

- Equipamiento

- Uso

- Temperatura del espacio

- Temperatura de superficies

- Niveles de humedad

- Parámetros HVAC

- Consumo de energía

- Por componente

- Por sistema

- Edificio Completo



El Proceso

INFORMACIÓN DE ENTRADA INFORMACIÓN DE SALIDA

- Datos climáticos

- Geometría del edifico

- Materiales construcción

- Sistema Energéticos (tipo y uso)

- Información de ocupación

- Ocupantes

- Horarios y programaciones

- Equipamiento

- Uso

- Temperatura del espacio

- Temperatura de superficies

- Niveles de humedad

- Parámetros HVAC

- Consumo de energía

- Por componente

- Por sistema

- Edificio Completo

GARBAGE IN GARBAGE OUT



PROPÓSITOS DE LA SIMULACIÓN COMPUTACIONAL

Entender

Decidir

Comunicar

Predecir

CompararVisualizar

DISEÑO EFICIENTE



ELEMENTAL

Los análisis elementales consideran la evaluación de una variable, mediante condiciones de transferencia de

calor en una dimensión en un instante de tiempo invariable (estado estático).

Ejemplo de este tipo de análisis es el cálculo de transmitancia térmica de una solución constructiva.

Elaboración propia

MUROS EXTERIORES

Muro #01

Materiales y/o Camaras NO Ventiladas Espesor [mm] R [(m2°C)/W]

1 Mortero de Cemento 2000 Kg/m3 20 0,014 Vista del Elemento en Sección

2 Ladrillo macizo hecho a máquina 1000 Kg/m3 140 0,304

EXTE

RIO

R

Mo

rter

o d

e C

emen

to 2

000

Kg/

m3

Lad

rillo

mac

izo

hec

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áqu

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1000

Kg/

m3

Po

liest

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o 3

0 K

g/m

3

Mo

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to 2

000

Kg/

m3

0 0 0

INTE

RIO

R

3 Poliestireno expandido 30 Kg/m3 50 1,385

4 Mortero de Cemento 2000 Kg/m3 20 0,014

5 #N/A

6 #N/A

7 #N/A

Aire Superficial

Interior RSI Flujo Horizontal 0,120

Exterior RSE Exterior viento inferior a 10 [km/h] 0,050

Ganancia Solar

Orientación Norte

Color Beige Claro

Tipo de Estructura

Tipo

R total 1,888

NOTA 1 Área [m2] U [W/(m2°C)] q [W/°C]

NOTA 2 16,8 0,530 8,9

COMPORTAMIENTO TÉRMICO Y ENERGÉTICO



COMPORTAMIENTO TÉRMICO Y ENERGÉTICO

DYNAMIC ANALYSIS

Evalúan las ecuaciones que gobiernan el comportamiento térmico de un recinto de manera discreta, en intervalos

generalmente de una hora (8760 horas al año). Dentro de este intervalo de tiempo se pueden realizar una o más

iteraciones.

Este tipo de herramientas, permiten modelar más de una zona térmica, siendo capaz de caracterizar la interacción

entre estas. Cada zona es considerada como un estado térmico (temperatura homogénea dentro del recinto),

considerando como nodo el centro geométrico de la misma.

La potencialidad de este tipo de programas permite evaluar condiciones de confort interior, cargas térmicas,

consumos energéticos, entre otros.

Modelado y visualización, DesignBuilder



FLUJOS DE AIRE

COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD)

Proceso analítico que entrega una solución numérica a un modelo de flujo (aire, agua, etc.). Es gobernado por

ecuaciones diferenciales de flujo (Navier-Stokes, Reynolds) y otras de movimiento, transferencia y conservación.

Se divide el espacio 3D en una grilla (puede ser infinitesimal), donde a cada punto del espacio se le asignan

condiciones de borde, las cuales interactúan de manera iterativa hasta alcanzar la convergencia.

Este tipo de análisis es mucho más cercano a la realidad y suele ser utilizado para estudios de gradiente térmico en

recintos, ventilación natural, condiciones de viento exteriores, etc.

CFD Analysis, DesignBuilder


Comisionamiento


Comisionamiento

Definición

El COMISIONAMIENTO (termino castellanizado de COMMISSIONING) representa un proceso sistemático de

esfuerzo focalizado en asegurar que los sistemas del edificio sean DISEÑADOS, ESPECIFICADOS, ADQUIRIDOS,

INSTALADOS Y PUESTOS EN MARCHA de acuerdo a los requerimientos del mandante.

El proceso utiliza planes, documentación y pruebas de verificación que revisen y observen las actividades tanto del

equipo de diseño como del equipo de construcción del edificio.


Comisionamiento

PRINCIPALES SISTEMAS A EVALUAR

Sistema de Climatización

Aire acondicionado y refrigeración


Comisionamiento


Sistema de Iluminación

y Controles


Comisionamiento

Sistema de Agua Caliente Sanitaria



Comisionamiento

Sistema de Energías Renovables



Evaluación de Proyectos



Evaluación de Proyectos …

Identifica, mide y valoriza, cuantitativa y cualitativamente, los costos y beneficios

que determinan la conveniencia de que un proyecto determinado se realice por

sobre otras iniciativas

- Evaluación Privada

- Evaluación Social

Según la naturaleza de la evaluación

- Evaluación Ex-ante

- Evaluación Ex-post

Según el momento en que se realiza



Forma de evaluar los proyectos

¿Quién asume la mayor inversión?

¿Quién capitaliza los beneficios?

Evaluación de proyectos tradicional

Evaluación de proyectos eficientes

Diseño Construcción Operación y mantenciónCierre o

remodelaciónPre diseño

Ciclo de vida de un proyecto de edificación



Un Proyecto Eficiente con Confort Interior, además de generar ahorros de energía, optimizar la

cantidad de energía, genera:

¿Cómo evaluar estos productos o beneficios?

AUMENTO DE LA PRODUCTIVIDAD

BENEFICIOS DE SALUD

MENOR ABSENTISMO LABORAL

ALTA CALIDAD MEDIOAMBIENTAL

AUMENTO DE LA PLUSVALÍA DEL PROYECTO



… ¿Cómo vender un proyecto eficiente con confort ambiental?

Depende del mandante:

Inmobiliaria Corporativo



CASO DE REFERENCIA

Representa un modelo respecto al cual se pueden establecer comparaciones,

para evaluar una o más alternativas que apunten al mismo objetivo.

Se pueden mencionar 3 situaciones, bajo las cuales se puede plantear un

Caso Base para evaluar un proyecto de edificación.

- Proyecto de Reposición

- Proyectos frecuentes

- Proyectos certificados

¿ Qué pasa fuera de este Escenario ?



CASO DE REFERENCIA

Proyecto de Reposición

El caso base lo define la SITUACIÓN ACTUAL del proyecto



CASO DE REFERENCIA


Se cuenta con datos de ubicación, forma, uso, materialidad, sistemas de energía…

Temperatura

Radiación Solar

La ubicación (variables de

emplazamiento), la forma y el uso del

edificio, no varían en un proyecto de

reposición



CASO DE REFERENCIA



El proyecto puede contemplar una

renovación de la fachada



CASO DE REFERENCIA



El proyecto puede contemplar una

renovación mayor del sistema de

climatización, del sistema de

iluminación, etc.…



CASO DE REFERENCIA

Proyectos Frecuentes

Los proyectos del tipo Oficinas, Colegios, Hospitales (por mencionar algunos), cuentan

con parámetros de diseño estandarizados y ampliamente estudiados.

Para estos casos, se puede utilizar como caso de referencia un estudio de BENCHMARK,

en el cual se establezcan resultados que permitan establecer comparaciones entre el

estudio y el caso a evaluar.

Ejemplo: “GREENER HOSPITALS - Environment Science Center”, Augsburgo, Alemania



CASO DE REFERENCIA

Proyectos Certificados

La mayoría de los sistemas de certificación energética y calidad ambiental existentes en

el mundo, definen un llamado CASO BASE, modelo teórico que representa el nivel

mínimo de eficiencia que debe contemplar el proyecto que se está evaluando.


MUCHAS GRACIAS

Fabián González Candia

Jefe Área Energía y Construcción

[email protected]

seminario puerto montt - ingenieriaverde.cl · la edificación diseñada para sólo lograr los...

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