Informe - Dictuc

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INFORME DE ESTUDIO
DETERMINACIÓN DE LA EFICIENCIA DEL
SISTEMA DE CALEFACCIÓN DE LA
VIVIENDA TIPO “A” CONDOMINIO VISTA
CORDILLERA, ETAPA 7
INFORME Nº:
FECHA:
1029747
19 DE JUNIO
DE 2012
TERRA AUSTRALIS INV. INMOBILIARIA S. A.
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1.
Tipo Informe
2.
Cuerpo del informe
Informe de Estudio
23 hojas (incluye portada y anexos)
3. Título del proyecto
4. Fecha del informe
Informe de estudio determinación de la eficiencia del sistema de
11 de mayo de 2012.
calefacción de la vivienda tipo “A” condominio vista cordillera, etapa 7.
5.
Autor(es)
6.
Jefe de Proyecto: Hernán Madrid C.
Propuesta Técnica y Económica de
acuerdo a cotización DICTUC
LRM-1499.
Ingeniero de Proyecto: Felipe Opazo Q.
6.
Nombre y dirección de la organización investigadora
DICTUC S.A.
Av. Vicuña Mackenna Nº 4860, Casilla 306 – Correo 22, comuna de
Macul – Santiago
8.
Antecedentes de la Institución Mandante
Nombre
: Terra Australis Inv. Inmobiliaria S.A.
Dirección : Av. Quilín 7100, Peñalolén, región Metropolitana.
RUT
: 99.592.200-2
Teléfono : 244 2020
Fax
: 244 1516
7.
Contrato
Período de investigación
07 al 24 de octubre de 2011.
9.
Contraparte técnica
Ricardo Valderrama
Profesional Oficina Técnica
10. Resumen
Inmobiliaria Crillón (Terra Australis Inv. Inmobiliaria S.A.), solicitó la determinación de la Eficiencia del
sistema de calefacción de la vivienda Tipo “A”, Etapa 7 del condominio Vista Cordillera, ubicado en la
comuna de Peñalolén.
El objetivo del informe es presentar una evaluación de la eficiencia del sistema de calefacción que se incluye
en cada una de las viviendas.
ING. HERNÁN MADRID C.
Subgerente Unidad IICoS
DICTUC
DICTUC S.A.
HMC/hmc
“La información contenida en el presente informe constituye el resultado de un ensayo, lo que en ningún caso
permite al solicitante afirmar que sus productos han sido certificados por DICTUC, ni reproducir total o parcialmente
el logo o marca registrada de DICTUC, sin la autorización previa y por escrito de DICTUC”.
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NORMAS GENERALES
•
El presente informe presenta los resultados finales del estudio “Determinación de la
Eficiencia del Sistema de Calefacción de la Vivienda Tipo “A” Condominio Vista
Cordillera, Etapa 7.” desarrollado durante Mayo de 2012.
•
El presente informe fue preparado por DICTUC a solicitud de Terra Australis Inv.
Inmobiliaria S.A para uso a definir por éste, bajo su responsabilidad exclusiva.
•
Los alcances de este estudio están definidos explícitamente en el capítulo III del presente
informe. Las conclusiones de este informe se limitan a la información disponible para su
ejecución.
•
Para el desarrollo de este estudio DICTUC utilizó la información individualizada en los
Antecedentes, punto IV del presente informe.
•
Las metodologías utilizadas en el desarrollo del trabajo son propiedad intelectual de
DICTUC y se basan en las mejores prácticas para estudio del tema, en el actual estado del
arte.
•
La información contenida en el presente informe no podrá ser reproducida total o
parcialmente, para fines publicitarios, sin la autorización previa y por escrito de DICTUC
mediante un Contrato de Uso de Marca.
•
Terra Australis Inv. Inmobiliaria S.A podrá manifestar y dejar constancia verbal y
escrita, frente a terceros, sean estos autoridades judiciales o extrajudiciales, que el trabajo
fue preparado por DICTUC, y si decide entregar el conocimiento del presente informe de
DICTUC, a cualquier tercero, deberá hacerlo en forma completa e íntegra, y no partes del
mismo.
•
El presente informe es propiedad de Terra Australis Inv. Inmobiliaria S.A, sin
embargo, si DICTUC recibe la solicitud de una instancia judicial hará entrega de una
copia de este documento al tribunal que lo requiera, previa comunicación por escrito a
Terra Australis Inv. Inmobiliaria S.A
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CONTENIDO
RESUMEN EJECUTIVO................................................................................................................ 5
I.
GLOSARIO ......................................................................................................................... 6
II.
OBJETIVO .......................................................................................................................... 7
III.
ALCANCE .......................................................................................................................... 7
IV.
ANTECEDENTES .............................................................................................................. 7
V.
CARACTERIZACIÓN DE LA VIVIENDA ...................................................................... 8
1.
2.
3.
Muros de la envolvente......................................................................................................... 9
Ventanas ............................................................................................................................. 10
Techumbre .......................................................................................................................... 10
VI.
CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA DE CALEFACCIÓN......................................... 12
VII.
PROCEDIMIENTO........................................................................................................... 14
VIII.
RESULTADOS ................................................................................................................. 16
1.
2.
3.
4.
Sistema de calefacción........................................................................................................ 16
Iluminación. ........................................................................................................................ 16
Agua caliente sanitaria........................................................................................................ 17
Comparación de resultados................................................................................................. 17
4.1. Consumo estimado calefacción. .................................................................................. 17
4.2. Consumo estimado energía primaria. .......................................................................... 18
ANEXO 1. ..................................................................................................................................... 21
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RESUMEN EJECUTIVO
El presente informe detalla los resultados finales del estudio de determinación del uso de energía
para calefacción y la estimación del uso de energía primaria de la Vivienda Tipo “A” de la
séptima etapa del Condominio Vista Cordillera.
Para poder realizar la estimación del consumo de energía del sistema de calefacción, se construyó
un modelo computacional con el software de diseño energi-térmico DesingBuilder, cuyo motor
de cálculo es EnergyPlus, que permitiera incorporar los parámetros del sistema de calefacción
que contempla la vivienda, para determinar los consumos estimados de combustible (gas natural)
y energía eléctrica de la bomba de expansión.
Se estimó que el consumo de energía para calefacción que presenta la vivienda considerando la
orientación principal Norte corresponde a 50,0 kWh/m2·año. El consumo de energía primara
estimado (que incluye calefacción, iluminación y agua caliente sanitaria) corresponde a 91
kWh/m2·año.
Por último se realizaron dos tipos de comparación de resultados:
1.
2.
Estimación de consumo de energía para calefacción de la misma vivienda en dos condiciones
diferentes de temperaturas de uso, obteniéndose un aumento de 2,8 veces al cambiar de 18ºC
(día) y 16 ºC (noche) a 20ºC durante todo el día.
Comparación del uso de energía primaria de la vivienda con la estadística de MINVU para
Chile, obteniéndose que la vivienda considerada representa un 47% del promedio de
viviendas en Chile.
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I.
GLOSARIO
Cargas térmicas: Las cargas de calefacción y enfriamiento son la energía que debe ser
introducida o removida de un espacio para una temperatura establecida, causadas por las
características de la arquitectura y diseño de la envolvente (muros, ventanas, pisos, techumbre,
etc.). Las cargas térmicas NO SON equivalentes de la energía requerida para calefaccionar y
enfriar una vivienda ya que no incluyen la eficiencia de los equipamientos de climatización ni los
tipos de combustible usados.
Consumo de energía: Es la energía que se debe suministrar al equipo de calefacción (estufa,
sistemas de radiadores, entre otros) y/o enfriamiento (aire acondicionado) para obtener el rango
de confort interior. Corresponde a la energía de las Cargas Térmicas ponderado por el Coeficiente
de desempeño CoP del sistema de calefacción y/o enfriamiento particular que se utilice.
Carga térmica de calefacción: Corresponde a la carga térmica necesaria para mantener la
temperatura mínima del nivel de confort definido. En este caso, según la norma NZS 4218:2009,
es de 18°C de 7:00 a 23:00 y de 16 pc de 23:01 a 6:59.
Carga térmica de enfriamiento: Corresponde a la carga térmica necesaria para mantener la
temperatura máxima del nivel de confort definido. En este caso, según la norma NZS 4218:2009,
es de 25°C.
Clima año tipo: Las características de los parámetros climáticos usados para la simulación se
obtienen de la estadística climática de los últimos 30 años, por lo que es posible que no refleje los
valores puntuales de un año en particular. Los datos climáticos utilizados para la simulación
computacional corresponden a la información de la estación meteorológica del Aeropuerto de
Santiago ubicado en la comuna de Pudahuel.
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II.
OBJETIVO
El objetivo de este estudio es determinar la eficiencia del sistema de calefacción que se encuentra
instalado en la vivienda considerada en el estudio “Determinación de las cargas térmicas y
periodos de sobrecalentamiento Vivienda tipo A, Condominio Vista Cordillera 7” según informe
DICTUC Nº 1019346 del 19 de enero de 2011.
III. ALCANCE
El alcance de este informe corresponde a las condiciones de arquitectura, materialidad, espesores
de componentes, propiedades de los materiales especificados, tipo de sistema de calefacción,
caldera, radiadores entregados por Terra Australis Inv. Inmobiliaría S.A.
El estudio es válido para la casa tipo “A”, de la séptima etapa del condominio Vista Cordillera.
Las condiciones de temperaturas de confort interior, características de ocupación y equipos tipo
corresponden a las estándar para viviendas definidas en la norma NZS 4218:2009 “Thermal
Insulation – Housing and Small Buildings” 1
IV.
ANTECEDENTES
Para el presente análisis el solicitante proporcionó los siguientes documentos:
1.
Archivo digital en formato .dwg de planos de planta y detalles de la composición de los
muros de la envolvente.
2.
Especificaciones Técnicas del proyecto.
3.
Especificaciones del sistema de calefacción y sus componentes principales.
4.
Catalogo equipos ANWO (Anexo A)
1
NZS 4218:2009 “Aislación térmica – Casas y edificios pequeños.
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V.
CARACTERIZACIÓN DE LA VIVIENDA
De acuerdo a la información entregada, la vivienda consta de 140 m2 en dos niveles.
Presenta 4 tipos diferentes de muros de la envolvente, identificados de A a D en las Figuras 01 y
02, y 2 tipos de ventanas, que se identifican de 1 a 2.
A continuación se presentan las plantas de la vivienda en las Figuras 01 y 02.
Figura 01. Planta primer nivel.
Figura 02. Planta segundo nivel.
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1. Muros de la envolvente
A continuación, en las Figuras 03 a 06, se presentan las configuraciones de los muros de la
envolvente.
eje
eje
D
B
C
B
A
Figura 03. Muro tipo A.
A
B
Figura 04. Muro tipo B.
eje
B
B
E
Figura 05. Muro tipo C.
Figura 06. Muro tipo D.
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La materialidad de las soluciones constructivas expuestas en las Figuras 03 a 06 corresponde a:
A. Muro de albañilería de ladrillos de 280x140x113 mm
B.
Estuco de mortero de cemento, 40 mm.
C. Poliestireno expandido, 20 mm.
D. Placa de yeso-cartón, 10 mm.
E.
Muro de hormigón armado, 150 mm.
F.
Volcanita, 15 mm.
G. Placa Aislaforte, 10 mm.
H. Aislante Lana de vidrio, 50 mm
2. Ventanas
La vivienda presenta 2 tipos de ventanas, de acuerdo a lo mostrado en las Figuras 01 y 02. Las
principales características corresponde a:
1.
Doble vidrio hermético (termopanel), marco de PVC.
2.
Vidrio simple, marco de aluminio.
3. Techumbre
La vivienda presenta 1 tipo de techumbre, con dos inclinaciones distintas de un 5% y 1%. En la
Figura 07 se presenta la planta de techumbre del segundo nivel, identificado como tipo A. En la
Figuras 08 se presenta el detalle de la techumbre.
Figura 07. Planta techumbre segundo nivel
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Figura 08. Detalle techumbre segundo nivel.
La materialidad de las soluciones constructivas expuestas en la Figura 08 corresponde a:
A. Aislante lana de vidrio, 100 mm.
B. Cubierta de techo en placa de zinc-alum emballetado.
C. Losa Hormigón 120 mm.
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VI.
CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA DE CALEFACCIÓN.
Según los planos de la vivienda entregados por el mandante, se definen los equipos del sistema de
calefacción.
El sistema se basa en la incorporación de una caldera de gas natural que distribuye agua caliente a
los radiadores ubicados en cada recinto condicionado. Las características de los radiadores y la
caldera se presentan en las Tablas 1 y 2 respectivamente.
Tabla 1. Características de los radiadores.
Zona
Estar- cocina-comedor
Estar-cocina-comedor
1
Piso Escritorio
Dormitorio 1
Estar
2°
Dormitorio 2
Piso
Dormitorio 3
er
Modelo
Marca
EK 500/1500
EK 500/1500
DK 500/500
EK 500/1500
DK 500/800
DK 500/500
DK 500/500
ANWO
ANWO
ANWO
ANWO
ANWO
ANWO
ANWO
Tipo de radiador
Largo Altura
Capacidad
Watt Kcal/H
(m)
(m)
(Lt)
1,5
0,5
1698 1460
7,2
1,5
0,5
1698 1460
7,2
0,5
0,5
1099
945
4,8
1,5
0,5
1698 1460
7,2
0,8
0,5
1758 1512
7,7
0,5
0,5
1099
945
4,8
0,5
0,5
1099
945
4,8
Tabla 2. Características de la caldera.
TIPO DE CALDERA
Potencia térmica
Capacidad térmica
Caudal mínimo de agua caliente sanitaria
Caudal agua caliente a ∆ Τ 25º C
Rango temperatura circuito calefacción
Rango temperatura agua sanitaria
Frecuencia de alimentación eléctrica
Potencia de alimentación nominal
Peso
Dimensiones
Mainfour 24
Nominal: 20.500 (kcal/hr)
Reducida: 8.000 (kcal/hr)
Nominal: 26.3 kW
Reducida: 10.6 kW
2,0 (lts/min)
13,7 (lts/min)
30/76 °C
35/55 °C
50 Hz
80 W
29 Kg
Altura: 730 mm.
Ancho: 400 mm.
Profundidad: 299 mm.
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A continuación en las figuras 9 y 10 se muestra en color rojo la ubicación de los radiadores
dentro de la vivienda tipo “A”, del Condominio Vista Cordillera etapa 7.
Figura 9. Distribución radiadores planta primer nivel.
Figura 10. Distribución radiadores planta segundo nivel.
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VII. PROCEDIMIENTO
El procedimiento se basa en construir un modelo computacional de la vivienda considerada en el
software de modelamiento energi-térmico DesignBuilder, incluyendo el sistema de calefacción.
En la Figura 11 se presenta la imagen del modelo computacional de la vivienda tipo “A” del
condominio Vista Cordillera, etapa 7 y en la figura 12 se muestra la imagen real de la misma.
Figura 11. Modelo vivienda DesignBuilder.
Perspectiva de vista frontal.
Figura 12. Vista real, perspectiva frontal acceso
casa.
De acuerdo a las plantas de la casa (Figuras 01 y 02), los espacios acondicionados corresponden a
106,5 m2 (total vivienda 140 m2), y conciernen a los siguientes recintos:
Primer Piso
- Estar + Cocina + Comedor.
- Escritorio.
- Dormitorio 1.
Segundo Piso
- Dormitorio 2.
- Dormitorio 3.
- Estar.
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El diagrama de flujo del modelo que se construyó en el software DesignBuilder para representar
el sistema de calefacción real en la vivienda, se muestra a continuación en la Figura 13.
Figura 13. Sistema de calefacción
Para realizar una comparación, con las estadísticas de las viviendas en Chile, es necesario
considerar además de la energía para calefacción la iluminación y el agua caliente sanitaria,
debido a que la información estadística disponible en el MINVU incorpora estos tres factores en
el consumo de energía primaria de viviendas.
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VIII. RESULTADOS
Luego de la simulación, es posible obtener los valores de las Cargas Térmicas y los consumos
estimados del sistema de calefacción, que incorpora el consumo de combustible y de energía
eléctrica para la operación de la bomba.
Los cálculos son realizados por el programa para el clima de un año típico en la ciudad de
Santiago.
1. Sistema de calefacción
Los resultados obtenidos corresponden a la estimación del consumo de combustible de la caldera
y el consumo de energía eléctrica de la bomba de expansión. En la Tabla 4 se presenta esta
información.
Tabla 4. Resultados obtenidos a partir de las construcción del
sistema de calefacción.
Consumo eléctrico de la
bomba de expansión.
Consumo de combustible del
sistema (gas).
141 (kWh·año)
5.186 (kWh·año)
Es importante considerar que para efectos de modelación se desprecian las pérdidas de calor en el
trayecto por las cañerías, debido a que para sistemas de baja longitud su efecto no es
significativo.
2. Iluminación.
Considerando los valores para iluminación establecidos en ASHRAE 90.1, en los que indica 17
W/m2 para habitaciones comunes y 11 W/m2 para dormitorios y utilizando las condiciones de uso
de la vivienda consistente con la simulación computacional para estimación de consumo de
calefacción, es posible estimar el consumo de iluminación. En la Tabla 3 se presentan el
resultado.
Tabla 3. Resultados obtenidos a partir de las cargas térmicas.
Carga habitaciones comunes
Cargas dormitorios
Cargas por iluminación
17 W/m2
11 W/m2
2.261 (kWh·año)
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3. Agua caliente sanitaria.
Para estimar el consumo de energía para agua caliente sanitaria se utilizó la información
disponible en el proyecto del “Sistema de certificación energética de viviendas” del MINVU, en
el cual se establece un consumo promedio por persona de agua caliente sanitaria que corresponde
a 41 l/día.
El agua caliente sanitaria (ACS) se obtiene utilizando los mismos equipos que para el sistema de
calefacción, y considerando una familia promedio de 4 habitantes, por medio de la herramienta
de simulación computacional se obtiene el consumo estimado de energía para agua caliente
sanitaria, en la Tabla 5 se presentan estos resultados.
Tabla 5. Consumo estimado ACS
Consumo
l/día x persona
Cantidad personas
Demanda estimada ACS
kWh/m2·año
Consumo estimado ACS
kWh/m2·año
41
4
14,4
20,0
4. Comparación de resultados
4.1. Consumo estimado calefacción.
Para evaluar la variación de consumo que se produce al modificar el set point de temperatura en
los controladores la interior de la vivienda, se realizó una la simulación computacional adicional
considerando 20 ºC fijos durante todo el día. En la figura 14 se muestran los resultados
considerando las siguientes condiciones para la temperatura de uso:
-
18°C de 19:00 hrs a 11:00 hrs y 16°C de 11:01 hrs a 18:59 hrs. (condición norma NZS
4218)
-
20°C todo el día
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Comparación consumo estimado de calefacción.
kWh/m2·año
400,0
350,0
300,0
250,0
200,0
142
150,0
100,0
50
50,0
0,0
Setpoint 18-16 C
Setpoint 20 C
Figura 14. Consumo de calefacción estimado
4.2. Consumo estimado energía primaria.
La estadística de consumo estimado de energía de la vivienda a nivel nacional considera el uso de
energía primaria para:
- Calefacción
- Iluminación
- Agua caliente sanitaria (ACS)
De acuerdo a los puntos 1 a 3 es posible obtener una estimación de consumo anual de energía
para el funcionamiento de la vivienda, en la tabla 6 se muestra un resumen de esta información.
Tabla 6. Resumen consumos estimados energía.
Consumo estimado
calefacción
kWh/m2·año
Consumo estimado
iluminación
kWh/m2·año
Consumo estimado
ACS
kWh/m2·año
Consumo estimado
total
kWh/m2·año
50,0
21,2
20,0
91,2
A continuación en la figura 15 se presenta una estimación de los consumos de energía primaria
de la vivienda analizada, en comparación al consumo promedio y máximo de la mayoria de las
viviendas en Chile.
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Comparación consumo estimado de energía .
kWh/m2·año
400,0
341
350,0
300,0
250,0
192
200,0
150,0
100,0
91
50,0
0,0
Vivienda Crillon (18-16 C)
Consumo promedio
Consumo Máximo Chile
Figura 15. Comparación consumo estimado de energía
La información obtenida para la determinación de los consumos promedio y máximo estimado de
energía de una vivienda fue obtenida mediante información estadística disponible en el MINVU,
a través del “Sistema de calificación energética de viviendas”.
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IX.
CONCLUSIONES
-
A partir de la simulación computacional es posible determinar la eficiencia global del
sistema de calefacción, que en este caso corresponde a un coeficiente de 0,73.
-
Al considerar el sistema real de calefacción de la vivienda y las temperaturas de uso
establecidas en NZS 4218, que aproximan bastante bien la realidad de viviendas en Chile, se
se puede determinar un consumo de energía para calefacción de 50,0 kWh/m2·año.
-
Respecto al consumo de energía para iluminación, utilizando los valores establecidos en ASHRAE
90.2 para viviendas, se puede establecer un consumo estimado de 21,2 kWh/m2·año
-
En relación al consumo de agua caliente sanitaria de la vivienda, considerando los valores
establecidos en el sistema de certificación de viviendas del MINVU, que corresponde a 41
l/día, y utilizando una ocupación 4 personas, se determina que el consumo para ACS es 20,0
kWh/m2·año.
-
Al evaluar la variación de la temperatura en el uso de energía para calefacción (considerando
las dos condiciones de 18 ºC día y 16 ºC noche, y 20 ºC fijos), es posible apreciar un fuerte
impacto en el consumo, pasando de 50 a 142 kWh /m2·año, lo que representa una diferencia
de 2,8 veces.
-
Finalmente, al comparar el consumos de energía primaria estimado para la vivienda
analizada (91 kWh /m2·año), respecto al promedio de las viviendas en Chile (192 kWh
/m2·año, según información del MINVU), se puede establecer que el nivel de consumo de
energía de la vivienda tipo A del condominio Vista Cordillera Etapa 7, representa un 47%
del promedio de viviendas en Chile.
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ANEXO 1.
1. Características del sistema de calefacción
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