Eficiencia energética en los sistemas de acondicionamiento higrotérmico en la Arquitectura

Transcripción

1 Eraikuntza Iraunkorrari Buruzko Graduondoko Ikastaroa Curso Postgrado Construcción Sostenible Eficiencia energética en los sistemas de acondicionamiento higrotérmico en la Arquitectura Módulo 4. Técnicas de Eficiencia Ambiental en la Arquitectura. César Martín Gómez 18 de enero de 2007 Antolatzaileak / Organizan:

2 Arquitecto por la Escuela de Arquitectura de la Universidad de Navarra (2000). Arquitecto del Centro Nacional de Energías Renovables - CENER. Profesor asociado de la Escuela de Arquitectura de la Universidad de Navarra. - Ingeniería Ambiental Aplicada a la Ciudad. - Diseño de Instalaciones I y II. Eficiencia energética en los sistemas de acondicionamiento higrotérmico en la Arquitectura - CÉSAR MARTÍN GÓMEZ 2

3 INTRODUCCIÓN El título original de la sesión era Eficiencia energética en los sistemas de calefacción y refrigeración, pero este título planteaba diferentes preguntas: - Eficiencia energética o económica? - Calefacción y refrigeración producción y distribución? en qué clase de edificios? - Edificios y urbanismo? - Temperatura y humedad? - Calidad del aire? Es por ello que el título final ha quedado como Eficiencia energética en los sistemas de acondicionamiento higrotérmico en la Arquitectura, y que aun siendo más ajustado que el anterior, sigue resultando demasiado amplio para desarrollar con detalle las diferentes cuestiones asociadas a cada componente de estos sistemas. El desarrollo de la sesión se ha llevado a cabo de acuerdo con la DTIE 9.01 Sistemas de climatización, redactada por ATECYR, de acuerdo con el siguiente esquema: - Qué son los sistemas de acondicionamiento higrotérmico? Conjunto de elementos y subsistemas con los que alcanzar en un espacio las condiciones de temperatura y humedad adecuadas al bienestar humano o para desarrollar una determinada actividad. - Qué elementos los constituyen y cómo se clasifican? Lazo primario. Producción y distribución del efecto de refrigeración y de calefacción. Transporte de calor entre el lazo primario y el secundario. Lazo secundario. Aprovechamiento del fluido calorífero para aportar o extraer calor. Control y regulación. En cada uno de estos apartados se definirán cuáles son las medidas que hay que considerar para alcanzar la máxima eficiencia energética. Eficiencia energética en los sistemas de acondicionamiento higrotérmico en la Arquitectura - CÉSAR MARTÍN GÓMEZ 3

4 GENERALIDADES Según datos del Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), más de la cuarta parte del consumo final de energía y de las emisiones de CO2, tienen su origen en los hogares españoles (vivienda y vehículos). Un estudio elaborado por este organismo señala que cada familia gasta por término medio euros anuales en energía y emite 4'6 toneladas de CO2. El consumo se distribuye a partes iguales entre la vivienda y el vehículo privado. La calefacción representa el 64% del consumo energético total de una casa; un gasto que se puede rebajar con un uso correcto de los sistemas de calefacción. Elegir el sistema de calefacción más adecuado para cada vivienda y familia es una tarea que requiere un estudio detallado de las características de cada hogar, del coste económico y del clima del emplazamiento. La energía elegida para calentar el 34% de los hogares españoles es el gas natural. Cataluña, Madrid, el País Vasco, Cantabria y Baleares, son, por este orden, las Comunidades Autónomas que hacen un mayor uso del gas natural como fuente de calefacción. La electricidad es la fuente de energía por la que han optado Comunidades con una climatología más benévola, alcanzando el 12% del consumo energético total. En Canarias, Andalucía, Murcia, Extremadura y Baleares la mayoría de las viviendas tienen en la electricidad su fuente de calor. Eficiencia energética en los sistemas de acondicionamiento higrotérmico en la Arquitectura - CÉSAR MARTÍN GÓMEZ 4

5 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS El cálculo de cargas es el factor determinante del diseño y cálculo de los diferentes componentes del sistema de acondicionamiento del edificio, tanto de las que constituyen la central térmica (calefacción y refrigeración) como de las UTAs de cada subsistema y de los conductos principales. Este comentario conlleva dos conclusiones: Necesidad de coordinación, desde el comienzo del proyecto, entre el arquitecto, el promotor y el proyectista de acondicionamiento. La enorme importancia de un cálculo de cargas cuidadoso y, sobre todo, realizado con criterio: de tal cálculo depende la elección de los elementos principales de una instalación, elementos casi siempre sobredimensionados como consecuencia de pobres cálculos de carga, que conllevan márgenes de seguridad excesivos. Eficiencia energética en los sistemas de acondicionamiento higrotérmico en la Arquitectura - CÉSAR MARTÍN GÓMEZ 5

6 DISEÑO DEL ESQUEMA DE PRINCIPIO Criterios de diseño: Fácil accesibilidad a todas las redes de instalaciones en todos los puntos ocupables del edificio. En la medida de lo posible, centralizar las instalaciones y sus conducciones verticales y horizontales para facilitar el mantenimiento. Zonificación de las instalaciones de acondicionamiento higrotérmico atendiendo a los usos y a las orientaciones. Concepción de la producción y extracción de calor del edificio, como una unidad compleja en la que todos los elementos son interdependientes entre sí. Eficiencia energética en los sistemas de acondicionamiento higrotérmico en la Arquitectura - CÉSAR MARTÍN GÓMEZ 6

7 LAZO PRIMARIO El lazo primario incluye: Calefacción - Aporte de calor. Refrigeración - Extracción de calor. Los componentes del lazo primario son: Calderas. Ciclo de compresión. Ciclo de absorción. Bombas de calor (agua-aire, agua-agua, tierra-tierra,...). Cogeneración. Recuperación de calor. Soluciones alternativas. Eficiencia energética en los sistemas de acondicionamiento higrotérmico en la Arquitectura - CÉSAR MARTÍN GÓMEZ 7

8 TRANSPORTE DE CALOR El transporte de calor se puede realizar con diferentes fluidos (no tiene sentido considerar en esta sesión otros sistemas como el efecto Peltier), en los cuáles se pueden implementar diferentes medidas de mejora energética: Agua Vapor de agua Agua sobrecalentada Otros fluidos Eficiencia energética en los sistemas de acondicionamiento higrotérmico en la Arquitectura - CÉSAR MARTÍN GÓMEZ 8

9 LAZO SECUNDARIO El acondicionamiento de un local se puede realizar con diferentes soluciones: Sistemas de distribución de gases refrigerantes. Sistemas todo aire. Sistemas agua - aire. Sistemas todo agua. Sería incorrecto establecer una clasificación a priori sobre la mejor solución (energética) para un local, pues en cada caso deberán analizarse en detalle factores como: Uso previsto y previsible. Horario. Cargas internas y externas. Grado de bienestar que se desea obtener. Mantenimiento. Eficiencia energética en los sistemas de acondicionamiento higrotérmico en la Arquitectura - CÉSAR MARTÍN GÓMEZ 9

10 CONTROL Y REGULACIÓN Representa el cerebro del sistema, y por ello en necesario definir con precisión qué se quiere obtener del sistema. Eficiencia energética en los sistemas de acondicionamiento higrotérmico en la Arquitectura - CÉSAR MARTÍN GÓMEZ 10

11 CONCLUSIONES Hay que ahorrar en cada edificio, o sistema urbano, prioritariamente donde más se gasta, no solamente en aquellos puntos que resulten más publicitarios. Es muy difícil conocer en profundidad cada uno de los componentes de un sistema de acondicionamiento higrotérmico, por lo que hay que comparar soluciones completas entre sí (en términos energéticos) midiendo las emisiones de CO2. Eficiencia energética en los sistemas de acondicionamiento higrotérmico en la Arquitectura - CÉSAR MARTÍN GÓMEZ 11