Medidas activas y pasivas de ahorro energético

Congreso de Eficiencia Energética en la Edificación
Presentación
Medidas pasivas y activas de ahorro energético
Alicia Picción
Departamento de Clima y Confort en Arquitectura - Instituto de la Construcción
16 de setiembre de 2015
Marco
La crisis ambiental es una crisis de diseño, consecuencia
del modo cómo son hechas las cosas, construidos los
edificios y usados los paisajes.
S. Van der Ryn, S. Cowan, “Diseño Ecológico”
La especificidad arquitectónica se manifiesta en la forma como los
conocimientos y destrezas son aplicados a la transformación del
hábitat a través del proyecto y del diseño.
Documento Plan de estudios Farq
Los procesos de construcción indiferentes al contexto local y a
la energía han creado modelos inadecuados a las demandas de la
gente, al clima y las condiciones locales.
De tal modo, la construcción se ha transformado en un
problema mundial de energía.
SOX
CO2
RESIDUOS
SÓLIDOS
∆ tª
Marco
CONTAMINCIÓN
ACÚSTICA
CONTAMINCIÓN
LUMÍNICA
NOX
AGUAS
RESIDUALES
Part
.
PRODUCTOS
ELABORADOS
CO2
CO2
O2
O2
A
IN
OL
S
GA
C
E. ELÉ
GASÓL
E O-F UE
LÓLEO
O
LE
CO2, SOX, Part., ∆ tª,
NOx
TRIC A
CO2, SOX, Part., ∆ tª,
NOx
CENTRAL
TÉRMICA
SÓ
GA
REFINERÍA
DE
PTERÓLEO
AGUA
GAS NATURAL
CARBÓN
CRUDO
FLUJOS ENERGÉTICOS
ENsistemas
UNA GRAN CIUDAD
ambiente /
/ flujos
Marco
Qué vamos a
sustentar?
Para qué?
modos de habitar
Es fundamental
entender qué está
siendo sustentado
directa e indirectamente
en un proyecto
Cómo ?
Considerar cómo está
siendo sustentado.
¿Un edificio podría ser
sustentable con las
técnicas adecuadas?
No hay teoría sin práctica ni práctica sin teoría. Vitruvio
el qué y el cómo
Marco
Fuente: J. Serralta
Proyectos construidos
experiencia europea
teqCO2/año
-17% gracias a la tecnología
-36% gracias al proyecto y diseño
-17%
-36%
teqCO2/año
Fuente: BGF
Diseño y energía / estrategias
Formas de la energía
E luminosa E térmica E. sonora Recursos
Luz
Calor
Sonido
(uso-conserv.)
Confort – seguridad - eficiencia –
economía - estética
Diseño del amb. construido:
Controles pasivos forma, orientación, envolvente,
ventilación e iluminación natural
Controles activos
Iluminación
eléctrica
HVAC
Electro
acústica
Necesidades
Calidad
ambiental
Sistemas E :
E fósiles
E renovables
Diseño y energía / estrategias
Buenas prácticas / sistemas pasivos
Diseño y energía / estrategias pasivas y activas
Desempeño energético: calefacción: 7 KWh/m2/a y refrigeración 0KWh/m2/a
Fuente: http://www.mcarchitects.it/project/palestine-school#
Diseño y energía / estrategias pasivas y activas
Fuente: http://www.mcarchitects.it/project/palestine-school#
Diseño y energía / estrategias pasivas y activas
Estrategias
Orientación solar
Control solar
Inercia térmica
Vegetación
Sistemas solares y eólico
Bomba de calor geotérmica
Caldera a biomasa
Fuente: http://www.mcarchitects.it
Diseño y energía / estrategias pasivas y activas
Estrategias
Orientación solar
Control solar
Inercia térmica
Vegetación
Sistemas solares y eólico
Bomba de calor geotérmica
Caldera a biomasa
Fuente: http://www.mcarchitects.it
Marco confort y clima
NE
E
Marco aspectos metodológicos
Análisis experimental - energético y de confort –
de Edificios de modo de obtener información
de comportamiento en condiciones reales
Contrastación: Validación de metodología y resultados
Evaluación – mediante simulación - de edificios:
Energía aportada por sistemas pasivos
Consumo y balance de Energía
Nivel de confort logrado
estudios experimentales
Construcción liviana /
adaptación al clima
masa térmica en piso + aislante
en envolvente + protección
solar+ ventilación natural
-
MONTEVIDEO
40.00
40.0
35.00
35
30
30.00
ºC
25.0
Summer comfort range
20
25.00
20.00
30ºC
OESTE_M
0:00
0:00
25.00
EXTERIOR M
Todas las estrategias pasivas
20ºC
20.00
Te mp e r atu r a ( º C)
NORTE_M
0:00
0:00
0:00
0:00
0:00
15.00
0:00
30.00
15.00
10ºC
10.00
Dormitorio
Exterior
Estar
Construcción pesada pero muy
transparente y sin control solar
5.00
0.00
1 4 7 10 13 16 19 22 1 4 7 10 13 16 19 22 1 4 7 10 13 16 19 22 1 4 7 10 13 16 19 22 1 4 7 10 13 16 19 22 1 4 7 10 13 16 19 22 1 4 7 10 13 16 19 22
Estudios por simulación / resultados
Estudios de ahorro de energía por aislamiento / vivienda exenta con inercia térmica
Aislamiento en TECHO
10000
Aislamiento en TECHO y PAREDES
Calefacción
10000
8000
8000
6000
6000
4000
4000
2000
2000
0
0
0
C onsum o
to ta l (kW h)
to ta l (kW
S in aislac.
A isl.3cm .pa re d
C o nsum o
cale fa c.
C o nsum o
refrig
3
4
6
7
8
9
Aislamiento en PAREDES
10000
Sin aislación
8000
A isl.4cm .te cho
A isl.3cm .pa re d y 4cm .te cho
5
Refrigeración
Aislación paredes 3 cm.
Aislación paredes 4 cm.
6000
Aislación paredes 5 cm.
Aislación paredes 6 cm.
4000
2000
0
Calefacción
Refrigeración
SIMULACIÓN TÉRMICA:
I. Apto. Vent mínima y SIN protección solar todo el día
Consum o anual x m 2 de calefacción según % huecos y orientaciòn
Norte
Este
Sur
Oeste
Calefacción anual (Kwh/m2)
50
40
Calefacción: Menor consumo = de 2 a 7 Kwh/m2 (NORTE)
Mayor consumo = de 19 a 25 Kwh/m2 (SUR)
30
20
10
0
10
20
30
40
%
huecos
% Huecos
50
60
SIMULACIÓN TÉRMICA:
I. Apto. Vent mínima y SIN protección solar todo el día
Consumo anual x m 2 de refrigeración según % huecos y orientación
Norte
Refrigeración anual (Kwh/m2)
50
40
Este
Sur
Oeste
Refrigeración: menor consumo = 5 a 12 Kwh/m2 (SUR)
mayor consumo= 12 a 50 Kwh/m2 (OESTE)
30
20
10
0
10
20
30
40
%% huecos
huecos
Alicia Picción . DECCA – IC – Farq . 2° Taller Temático FDI / 11 setiembre 2012
50
60
SIMULACIÓN TÉRMICA:
I. Apto. Vent mínima y CON protección solar todo el día
Consum o anual x m 2 de refrigeración según % huecos y orientación
Norte
Este
Sur
Oeste
Refrigeración anual (Kwh/m2)
50
40
Refrigeración: mayor consumo de 6 a 32 Kwh/m2
menor consumo de 6 a 21 Kwh/m2
30
20
10
0
10
20
30
40
%% Huecos
huecos
Alicia Picción . DECCA – IC – Farq . 2° Taller Temático FDI / 11 setiembre 2012
50
60
SIMULACIÓN TÉRMICA:
II. Apto. con ventilación verano y CON protección solar todo el día
Consum o anual x m 2 de refrigeración según huecos y orientación
Norte
Refrigeración anual (Kwh/m2)
50
40
Este
Sur
Oeste
Refrigeración: mayor consumo de 4 a 5 Kwh/m2 (OESTE)
menor consumo 2 Kwh/m2 (ESTE)
30
20
10
0
10
20
30
40
% Huecos
%
huecos
Alicia Picción . DECCA – IC – Farq . 2° Taller Temático FDI / 11 setiembre 2012
50
60
CONCLUSIONES:
MAYORES IMPACTOS
Invierno: orientación
factor huecos
Transmitancia térmica
Verano: protección solar
factor huecos
ventilación
Producto: Reglamentación térmica de Montevideo / 2009
Modelo ideal
Estrategia /
criterio
Montevideo
Salto
vivienda
orientación
Norte
Norte / Este
Área huecos
30%
30%
Protección
solar
Exterior móvil
(activada si
ti≥25ºC)
Exterior móvil
activada si
ti≥25ºC
Uvidrio
U=3 W/m2K DVH
Fs = 0.77.
U=6 W/m2K
Fs= 0.69.
Uopaco
U= 0.70 W/m2K
U= 0.70 W/m2K
Color exterior
α=0.90 oscuro
α=0.30 claro
Area expuesta
Densidad
ocupación
invierno
Alta 12w/m2
verano
Baja 6W/m2
Estrategias recomendadas aplicadas según criterio ajustado
Fuente: Proyecto equidad y energía.
Marco
Sector edificación en la matriz energética
Implementación de políticas energéticas:
•Dirigidas a la oferta: diversificación + energías renovables autóctonas
• Dirigidas a la demanda: - Eficiencia Energética y ER – acceso a energía.
Datos de la realidad
Antecedentes
Intensidades energéticas / sector residencial urbano 2006
Decil
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Total
Fuentes para calefacción en vivienda
Decil
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
No
2011 2006
30%
50%
21%
41%
19%
28%
17%
27%
14%
27%
13%
23%
10%
16%
9%
13%
7%
12%
5%
7%
12%
21%
No
2011 2006
30% 50%
21% 41%
19% 28%
17% 27%
14% 27%
13% 23%
10% 16%
9% 13%
7% 12%
5% 7%
Electricidad
2011 2006
37% 24%
32% 21%
25% 23%
23% 18%
19% 17%
20% 19%
23% 18%
25% 18%
28% 22%
33% 29%
Leña
2011 2006
19% 17%
21% 18%
23% 25%
21% 19%
17% 18%
17% 16%
15% 15%
13% 18%
12% 11%
10% 10%
Gas Cañería
2011 2006
0% 0%
0% 0%
0% 0%
0% 0%
0% 0%
1% 0%
1% 0%
1% 1%
4% 3%
9% 8%
Supergás Q
2011 2006 20
10% 5%
22% 16%
29% 20%
36% 30%
45% 32%
47% 38%
48% 46%
48% 44%
44% 47%
33% 33%
Estufa
Acondicionado
Central
2011 2006 2011
2006
2011 2006
68%
48%
0%
0%
0%
0%
77%
58%
0%
0%
0%
0%
80%
70%
1%
0%
0%
0%
81%
73%
2%
0%
0%
0%
83%
73%
2%
0%
1%
1%
83%
75%
3%
1%
1%
1%
83%
81%
4%
1%
3%
2%
82%
81%
6%
2%
3%
4%
74%
80%
10%
2%
9%
5%
61%
69%
13%
6%
21%
17%
76%
72%
6%
2%
6%
4%
Fuente: elaboración propia en base a ECH 2006 y 2011
Datos de la realidad
Proyecto Equidad y energía
Conclusiones
• Conocer nuestra realidad resulta insustituible para orientar pautas
con criterios adecuados.
Ajuste de los rangos de confort - modelo
adaptativo y su relación con pautas de uso.
• Las estrategias de diseño que habitualmente adoptan los
arquitectos condicionan los consumos de energía del edificio
influencia de la relación Ávi/ Áexp y Ávi / Vol según orientación
sobre la ti y el consumo de energía
•Manejar las estrategias y pautas de diseño atendiendo a la
diversidad climática y humana del contexto.
Establecer el consumo anual de energía kWh/m2/año (en
calefacción y refrigeración), parámetro global para evaluar EE.
Costos y recursos disponibles para la eficiencia energética
Alicia Picción
Profesora Agregada
Departamento de Clima y Confort en Arquitectura
Instituto de la Construcción
Edil H. Prato 2314 – Montevideo
(+589) 2401 4250 int 108 – [email protected]
Facultad de Arquitectura. Universidad de la República