envolvente térmica

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REHABILITACIÓN ENERGÉTICA Jornada Técnica: El mantenimiento de las instalaciones y la obra civil en los edificios
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ÍNDICE
1.‐ Requisitos Mínimos
2.‐ Envolvente Térmica
•
•
•
•
Puentes térmicos
Forjados
Cubiertas
Huecos
3.‐ Ventilación
• Ventilación Híbrida y mecánica
• Recuperación de calor
ÍNDICE
4.‐ Climatización y agua caliente sanitaria
Elección del combustible
Sistemas de Calefacción
‐ Tipologías de calderas
‐ Distribución
Refrigeración
‐ Tipología de sistemas de producción
‐ Distribución
ÍNDICE
5.‐ Sistemas de iluminación
6.‐ Sistemas de transporte vertical
7.‐ Sistemas de control
8.‐ Renovables
•
•
•
•
•
Fotovoltaica
Energía Eólica
Micro cogeneración – micro CHP
Biomasa
Geotérmia
REQUISITOS MÍNIMOS
Cualquier modificación sobre una modificación existente, debe por ley, valorar sus trabajos en relación al ahorro de energía en base a:
•CTE
Disposiciones generales
Artículo 1. Objeto de aplicación
Artículo 2. Ámbito de aplicación
Artículo 15. Exigencias básicas de ahorro energía (HE)
REQUISITOS MÍNIMOS
Exigencias básicas HE 1: Limitación de la demanda energética.
Exigencias básicas HE 2: Rendimiento de las instalaciones térmicas.
Exigencias básicas HE 3: Eficiencia energética de las instalaciones de iluminación.
Exigencias básicas HE 4: Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria.
Exigencias básicas HE 5: Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica.
ENVOLVENTE TÉRMICA
DEFINICIÓN: La envolvente térmica de un edificio es el conjunto de cerramientos que comunican directamente los espacios habitables de una edificación, con el exterior o con los espacios no habitables que no necesitan mantener unas condiciones térmicas.
ENVOLVENTE TÉRMICA
ENVOLVENTE TÉRMICA
CARACTERIZACIÓN DE ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS
Transmitancia térmica (U): es la inversa de la resistencia térmica.
Valores bajos de U: MEJOR AISLAMIENTO
ENVOLVENTE TÉRMICA
PUENTES TÉRMICOS
‐En cualquier proceso de rehabilitación se debe tratar de eliminar o minimizar los puentes térmicos.
‐Se prestará una especial atención cuando se utilicen materiales aislantes por el interior.
‐La estructura de hormigón, forjados o vigas de borde se encuentren expuestas.
ENVOLVENTE TÉRMICA
SUELOS AISLADOS POR EL INTERIOR
Recomendación: Apoyar el aislante del suelo contra la placa de yeso laminado para evitar el puente térmico.
SUELOS AISLADOS POR EL EXTERIOR
Recomendación: En exposiciones de los elementos al exterior o a locales no calefactados, se debe tratar de aislar tanto el canto del forjado como su parte inferior.
ENVOLVENTE TÉRMICA
Soluciones encuentros forjados‐fachadas
‐ Trasdosado aislante exterior.
‐ Relleno de cámara.
‐ Aislamiento exterior (SATE)
CONTORNO DE HUECOS
Se debe prestar una atención especial a las cajas de las persianas.
Soluciones:
‐ Relleno de cámara.
‐ Trasdosado interior aislante
ENVOLVENTE TÉRMICA
FACHADAS
DE DOS HOJAS CON CÁMARA DE AIRE
Se puede proceder al relleno de la cámara de aire, reduciéndose las pérdidas de calor hasta un 60%.
Inversión estimada 9€/m2 (cámara de 5 cm).
PAY‐BACK: 2,5 años.
ENVOLVENTE TÉRMICA
FACHADAS
DE UNA HOJA
Las paredes de una hoja se pueden aislar, como ya hemos mencionado interna o externamente.
Una capa de aislante de entre 80 y 180 mm con R= 3m2k/W mejorará la U del cerramiento hasta valores próximos a 0,3 W/m2K
ENVOLVENTE TÉRMICA
FACHADAS
DE UNA HOJA
Aislamiento interior
‐ Aislamientos aplicados directamente
‐ Aislamientos mediante fijaciones
Recomendable la utilización de un material aislante mediante placa rígida y placas de yeso laminado.
ENVOLVENTE TÉRMICA
FACHADAS
Ventajas AISLAMIENTO INTERIOR
‐ Es MÁS económico que el aislamiento exterior.
‐ NO se producen variaciones en la apariencia del inmueble.
‐ El cerramiento interno acumula MÁS carga térmica.
ENVOLVENTE TÉRMICA
FACHADAS
Inconvenientes AISLAMIENTO INTERIOR
‐ Evaluación de los puentes térmicos.
‐ Puede implicar reducción de superficie útil.
‐ Posible reubicación de rodapiés, jambas de puertas y mecanismos eléctricos.
ENVOLVENTE TÉRMICA
FACHADAS
DE UNA HOJA
Aislamiento exterior
‐ Sistemas de revoco húmedo (SATE).
‐ Sistemas de aplacado en seco (utilizado para edificios terciarios de cierta altura).
Los resultados suelen depender mucho del espesor del aislante y de la calidad del revoco.
ENVOLVENTE TÉRMICA
FACHADAS
Ventajas AISLAMIENTO EXTERIOR
‐ Aplicación en edificio ocupado.
‐ Permite rejuvenecer el aspecto de las edificaciones.
‐ Sistema económico si la fachada necesita reparaciones.
ENVOLVENTE TÉRMICA
FACHADAS
Inconvenientes AISLAMIENTO EXTERIOR
‐ Es un sistema vulnerable a los impactos.
‐ Las zonas vulnerables necesitan protección.
‐ Pueden implicar cambios ene l aspecto de la edificación.
ENVOLVENTE TÉRMICA
SUELOS
Las pérdidas energéticas por suelos expuestos depende del tamaño y la forma, el material y la conductividad.
Mediante aislante se pueden reducir las pérdidas del orden de un 80%.
Forjado hormigón: R=0,53 m2K/W
Forjado metálico: R= 0,40 m2K/W
Forjado madera: R= 0,72 m2K/W
Con aislamiento de entre 60 y 100 mm el valor de U estará
comprendido entre 0,31 y 0,4 W/m2K
ENVOLVENTE TÉRMICA
SUELOS
‐Si se mantiene el suelo, asilar por encima y realizar un nuevo solado.
‐‐ Si se sustituye el solado y la capa de nivelación, incorporar el aislante, intentando mantener el nivel anterior, para evitar afectaciones.
ENVOLVENTE TÉRMICA
SUELOS
Aislante encima de la losa:
‐Impermeabilización encima de la losa de hormigón. La estancia se calentará antes.
Aislante debajo de la losa:
‐La losa de hormigón superior ayuda a absorber el calor y limita el sobrecalentamiento.
ENVOLVENTE TÉRMICA
SUELOS
Suelos sobre estructura de madera
El aislante deberá cubrir completamente el espacio entre vigas y tener la misma profundidad que las mismas.
ENVOLVENTE TÉRMICA
CUBIERTAS
Cubierta inclinada con bajo cubierta no habitable.
Aislar la superficie horizontal y no los faldones
Estructura ligera (metálica o madera)
Material aislante en dos capas entrelazadas, la primera entre vigas y la segunda en sentido perpendicular.
ENVOLVENTE TÉRMICA
CUBIERTAS
Estructura pesada (hormigón con tabiquillos)
Material aislante entre los tabiquillos, si se puede es conveniente colocar otra capa por debajo del forjado para eliminar el puente térmico de los tabiquillos.
Espesores del orden de 150 mm
Coste medio 7,5 €/m2
PAY BACK: 1,9 años
ENVOLVENTE TÉRMICA
CUBIERTAS
Cubierta plana
Preferiblemente se situará el aislante por encima del plano de la cubierta.
En el caso de cubiertas calientes se colocará por debajo de la impermeabilización.
Cubierta invertida
En el caso de cubiertas invertida se colocará por encima
(coste reducido).
ENVOLVENTE TÉRMICA
CUBIERTAS
PRECAUCIONES
En el caso de cubiertas calientes las planchas aislantes serán principalmente rígidas y se observará la compatibilidad del material con los materiales de pegado de la impermeabilización.
En el caso de cubiertas invertidas, se deberá comprobar que la estructura del tejado existente es capaz de soportar el peso añadido, en especial de la capa de grava.
ENVOLVENTE TÉRMICA
VENTANAS Y PUERTAS
La sustitución de ventanas y puertas repercute muy favorablemente sobre las pérdidas de calor en invierno y las ganancias solares en verano.
REDUCCIÓN DRÁSTICA de las infiltraciones.
ENVOLVENTE TÉRMICA
VENTANAS Y PUERTAS
Valores Característicos:
‐ Permeabilidad: Clase 3 o mejor
‐ Puerta opaca: Umax 2,2 W/m2K
‐ Puerta semi‐acristalada: U max 2,2 W/m2K
‐ Marcos: U max 2,2 W/m2K
‐ Vidrio: U max 2,2 W/m2K y Fs=0,55
ENVOLVENTE TÉRMICA
Elemento
Constructivo
Existente
Valor Típico de "U" ‐W/m2.K
Medida de mejora
HE1 ‐CTE‐
W/m2.K Fachadas con cámara de aire
1,36 a 1,5
CTE: Rellenar la cámara, si es posible con aislante inyectado, con ello se podrán obtener valores de U próximos a 0,52‐0,72. En caso que la cámara no esté en correcto estado aplicar un trasdosado aislante interior o sistema exterior tipo SATE (e=20 a 50 mm) ‐‐50 a 110‐‐
0,57 a 0,94
0,2 a 0,3
Fachadas de una hoja
1,62 a 2,8
Aislar por el interior utilizando aislante y placas de yesos laminado (PYL) o aislar por el exterior mediante
sistemas SATE o fachadas ventiladas. Los espesores de aislante requeridos oscilarán entre 20 y 60 mm ‐‐
80 a 180‐‐
0,57 a 0,94
0,2 a 0,3
Aislar por encima o por debajo del forjado. En caso de disponer de pavimento de madera sobre rastreles, el asilante puede ir ubicado en medio de los mismos. Los espesores aislantes requeridos socilarán entre 40 y 60 mm ‐‐60 a 100 ‐‐
Suelos
1,38 a 2,5
Cubierta inclinada
1,25 a 2,25
Cubierta plana
1,88 a 2,48
Ventanas
0,48 a 0,94
0,31 a 0,4
0,48 a 0,53
0,16 a 0,24
Colocación del aislamiwento por encima de la cubierta (exterior) con protecciones pesadas de gava o bien sistemas prefabricados formados por una capa de mortero y otra de maetrail aislante. Los espersores requeridos oscilan entre 50 y 90 mm ‐‐130 a 200mm
0,35 a 0,5
0,16 a 0,24
Aislar por encima del forjado horizontal. Se puede utlizar aislante en forma de manta. En el caso de estructuras de madera, conviene colocar una primera capa en el entrevigado y una segunda por encima del mismo. Los espesores requeridos oscilarán entre 50 y 90 mm ‐‐130 a 230mm‐‐
Marcos de madera: Restaurar, ajustar y añadir tapajuntas, en caso de sustituirlos los nuevos deberían ser de PVC de dos cámaras. Los vidrios 4/6/4 con aire o argón. En las zonas climáticas más duras se Marcos: 2 a 5,9 valorarán los vidrios de baja emisividad y con un FS mínimo del 75%.‐‐Marcos son rotura del puente Vidrios: 5,7 a 5,8 Conjunto: 4,9 a 5,8 térmico, vidrios de 4/42/4 y FS mínimo del 55%‐‐
2,2 a 5,7
2,2
VENTILACIÓN
Sistema cuya función principal es garantizar la calidad del aire interior en las edificaciones, eliminando el aire exterior viciado y sustituyéndolo por aire fresco.
La normativa principal que regula los caudales necesarios es:
•CTE (HS 3 – Tabla 2.1)
•RITE (IT 1.1.4.2)
VENTILACIÓN
Tipologías sistemas de ventilación
Ventilación Natural:
Híbridos:
Mecánicos:
VENTILACIÓN
Eficiencia energética en sistemas de Ventilación
•Inexistencia de entrada de aire o entrada de aire insuficiente.
•Incorrecta ubicación de las entradas respecto a las salidas (creación de "zonas muertas")
•Ubicación de las entradas y salidas muy próximas ("cortocircuitos")
•Incorrecta ubicación de las entradas de aire (Introducción de aire contaminado)
•Colocación de obstáculos por delante de los extractores o las entradas
VENTILACIÓN
Mejora de la eficiencia energética en sistemas de Ventilación
‐Sistemas de Volumen Variable
‐Recuperadores de energía
VENTILACIÓN
VENTAJAS
Reducción de consumos eléctricos
Reducción de potencias contratadas
Reducción de los costes de climatización.
Reducción de los costes de explotación.
SISTEMA DE CLIMATIZACION Y ACS
Elección del combustible
FUENTE DE ENERGÍA
g CO2/kwh
Gas natural
204
Gasoleo C
287
GLP
244
Carbón
347
Biomasa
0
Biocarburantes
0
Solar Térmica
0
Eléctrica peninsular
649
Eléctrica insular
981
Solar fotovoltáica
0
FUENTE IDAE
SISTEMA DE CLIMATIZACION Y ACS
Calefacción
El RITE es un reglamento basado en prestaciones y objetivos y por lo tanto expresa los requisitos a cumplir por las instalaciones térmicas.
1/1/2010 Prohibición calderas atmosféricas y de 1 *
1/1/2012 Prohibición calderas de 2*
SISTEMA DE CLIMATIZACION Y ACS
CALEFACCIÓN
EQUIPOS DE PRODUCCIÓN
Calderas de baja temperatura:
Caldera que permite una temperatura de entrada de agua de 35 a 40 ºC y que por lo tanto ocasionalmente puede condensar.
Calderas de condensación:
Caldera que permite temperaturas de entrada de agua por debajo de 35ºC y que por lo tanto condensan.
SISTEMA DE CLIMATIZACION Y ACS
TABLA 1
Rendimiento (%) a Potencia nominal útil
Rendimiento (%) a 30% Potencia nominal útil
mayor
o igual a:
mayor o igual a:
Tipo caldera
Temperatura media
Temperatura media
en caldera ˚C
Rendimiento en %
en caldera ˚C
Estándar
70
84 + 2 log Pn
50
80 + 3 log Pn
Baja temperatura
70
87,5 + 1,5 log Pn
40
87,5 + 1,5 log Pn
Gas de condensación
70
91 + log Pn
30**
97 + log Pn
TABLA 2
Rendimiento (%) a Potencia nominal útil
Rendimiento en %
Rendimiento (%) a 30% Potencia nominal útil
mayor
o igual a:
mayor o igual a:
Tipo caldera
*
**
***
****
Temperatura media
en caldera ˚C
70
70
70
70
Rendimiento en %
84 + 2 log Pn
87 + 2 log Pn
90 + 2 log Pn
93 + 2 log Pn
Temperatura media
en caldera ˚C
50
50
50
50
Rendimiento en %
80 + 3 log Pn
83 + 3 log Pn
86 + 3 log Pn
89 + 3 log Pn
SISTEMA DE CLIMATIZACION Y ACS
DISTRIBUCIÓN
Mejora aislamiento circuito distribución.
Limpieza interna circuito hidráulico.
Optimización sistema de bombeo.
• Utilización de variadores de frecuencia (Caudal Variable).
• Regulación de temperatura (V3V)
SISTEMA DE CLIMATIZACION Y ACS
REFRIGERACIÓN
Sistema Free‐Cooling
Sistema de aprovechamiento del aire exterior para enfriamiento GRATUITO, cuando las condiciones del aire exterior lo permitan.
Sistemas de recuperación de calor
Aprovechamiento del calor RESIDUAL resultante del funcionamiento normal de los compresores, para un precalentamiento de agua (ACS, Calefacción, …)
SISTEMA DE CLIMATIZACION Y ACS
REFRIGERACIÓN
Recuperadores de calor del sistema de ventilación
Incorporación de recuperadores de calor para precalentamiento o enfriamiento del aire exterior a introducir en el edificio
Obligatorio a partir de: 0,5 m3/s
CLIMATIZACIÓN
Clasificación de las bombas de calor
Según medio de origen y destino
Equipos aire‐aire
Equipos aire‐agua
Equipos agua‐agua
Equipos tierra‐agua
Según tipo de construcción
Compactas
Split
Multi‐Split
ACS y AGUA FRÍA SANITARIA
• Minimización de las fugas de agua caliente, mediante adaptación de la red de distribución y los elementos finales (grifos, duchas, lavabos).
• Evitar temperaturas de almacenamiento muy altas.
• Aislamientos de depósitos de acumulación y redes de distribución.
• Instalación de grifos temporizados o con sensor de presencia.
• Instalación de aireadores.
• Trabajar con presiones de servicio moderadas: 15 mmca en puntos de consumo.
• Instalar aireadores en grifos y elementos de consumo.
• Instalación de sistemas WC stop para cisternas
SISTEMAS DE TRANSPORTE VERTICAL
CLASIFICACIÓN
• sistemas hidráulicos
Accionamiento mediante émbolo o PISTÓN, que se eleva por presión hidráulica.
• sistemas eléctricos de tracción
Accionado mediante motor ELÉCTRICO y contrapeso.
SISTEMAS DE TRANSPORTE VERTICAL
Ascensores de última generación
Características: Motor de imanes permanentes
Sistemas de tracción directa
Frecuencia y tensión variables
Correas planas de tracción
Ahorro
25% Ascensor eléctrico convencional
60% Ascensor hidráulico.
SISTEMAS DE TRANSPORTE VERTICAL
Capacidad del ascensor
Consumo anual en kWh
Ahorro
%
Ascensor Última Gneración
Eléctrico con VF
4 personas
375
500
125
25%
6 personas
400
535
135
25,23%
8 personas
455
620
165
26,60%
Ahorro
%
Capacidad del ascensor
Consumo anual en kWh
Ascensor Última Gneración
Hidráulico
4 personas
375
1.000 625
62,50%
6 personas
400
1.100 700
63,63%
8 personas
455
1.250 795
63,60%
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN
• SISTEMAS PASIVOS
– Aprovechamiento luz natural
– Captación y distribución de luz natural
• SISTEMAS ACTIVOS
– Sistema de gestión de la iluminación, segregación de encendidos y usos.
– Lámparas de bajo consumo y uso de reactancias electrónicas.
– Tecnología led para iluminación.
– Utilización iluminación mediante detección de presencia.
SISTEMAS DE ILUMINACIÓN
BALASTROS ELECTRÓNICOS
‐ Mejoran la eficiencia de la lámpara y del sistema.
‐ Optimización del factor de potencia.
‐ Incrementan la vida de la lámpara.
‐ Permiten regulación del flujo luminoso.
CONTRAINCENDIOS
• Equipamientos de EXTINCION
– Control y regulación de sistemas de extinción minimizando consumos de agua.
• Sistemas DETECCION
– Control y gestión de señales, sectorización de áreas y segregación de recursos activos.
• Evacuación de HUMOS
– Control de la maniobra de sistemas de ventilación minimizando consumos eléctricos.
ENERGIAS RENOVABLES
• Solar‐Fotovoltaica‐ ( Sol )
• Energía Eólica‐ ( Viento ) • Micro cogeneración – micro CHP ( Combustibles fósiles )
• Biomasa ( Combustible de origen vegetal )
• Geotérmia ( Suelo )
SOLAR‐FOTOVOLTAICA
• Producción de energía mediante el aprovechamiento de la radiación solar mediante paneles fotovoltaicos o térmicos.
• Energía 100% limpia que no emite ningún tipo de gases combustibles.
• USOS
– Producción de agua caliente sanitaria
– Producción de electricidad a grande, mediana y pequeña escala.
EÓLICA
• Producción de energía eléctrica mediante el movimiento mecánico generado por el viento.
• Energía 100% limpia que no emite ningún tipo de gases combustibles.
• USOS
– Producción de electricidad a gran escala.
MICROCOGENERACIÓN
• La producción de energía eléctrica conjuntamente con vapor u otro tipo de energía térmica secundaria
• Energía dependiente de fuentes de energía de origen fósil que emite gases de combustión. • USOS
– Producción de agua caliente sanitaria y calefacción.
– Producción de electricidad a grande, mediana y pequeña escala.
BIOMASA • Producción de energía calorífica mediante residuos de origen vegetal.
• Energía dependiente de fuentes de residuos de origen vegetal que emite gases de combustión. • USOS
– Producción de agua caliente sanitaria y calefacción.
GEOTERMIA
• Producción de energía térmica mediante el aprovechamiento de la temperatura constante del suelo.
• Energía 100% limpia que no emite ningún tipo de gases combustibles.
• USOS
– Producción de agua caliente sanitaria y climatización.
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