Cómo la Eficiencia Energética y la Energía Solar pueden conducirnos a Edificios de Impacto Cero.

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1 Cómo la Eficiencia Energética y la Energía Solar pueden conducirnos a Edificios de Impacto Cero

2 Principios de Eficiencia Energética Aislamiento Térmico, principal herramienta del diseño bioclimático Inercia Térmica, factor determinante en el comportamiento térmico del edifico Ganancia Solar Pasiva, el papel de las paredes transparentes en la envolvente del edificio Ventilación, como su control nos conduce al ahorro de energía

3 Coeficiente de Pérdidas (o Ganancias) Térmicas G = (Kg*A + Kv*Av + 0.34NV)  T/V (W/m3 ºC) Kg = (K*A +  kl)/A K = 1/R (W/m2 ºC) Indica las pérdidas o ganancias de calor entre el exterior y el interior en ausencia de aportaciones internas o externas. Con éste coeficiente podemos calcular la potencia del sistema de calefacción necesaria para el edificio

4 Coeficiente de Necesidades Térmicas B = (G-1.5/t)(1-F) (W/m3ºC) F es el coeficiente de cobertura solar y es función de la radiación solar, de las pérdidas y de la inercia térmica del edificio t es la diferencia promedio de temperatura entre el interior y el exterior durante la temporada de calefacción 1.5 es un valor convencional que representa las aportaciones internas B puede ser hasta el 50% de G dependiendo de la magnitud de G, la inercia térmica y de las aportaciones solares

5 CÁLCULO DEL COEFICIENTE G -PÉRDIDAS DE ENERGÍA EN EDIFICIOS- Y DEL COEF. B -NECESDIDADES DE ENERGÍA EN EDIFICIOS PÉRDIDAS POR:CocinaBaño Recáma ra 1 Recáma ra 2SalaPasilloVivienda K o kA o lKA o klA o lKA o klA o lKA o klA o lKA o klA o lKA o klA o lKA o kl95.69 I.- MUROS e =0.15 FACHADA3.104.2813.277.0821.9514.1243.7720.2462.7417.9455.610.290.90198.25 UNIÓN MURO INT.- FACHADA0.132.400.314.800.624.800.622.400.310.00 4.800.622.50 UNIÓN FACHADA FIRME1.752.203.853.105.436.3011.038.8515.499.0515.840.901.5853.20 ESQUINA SALIENTE0.070.00 2.400.172.400.174.800.344.800.340.00 1.01 ESQUINA ENTRANTE0.070.00 2.400.172.400.170.00 0.34 UNIÓN FACHADA - TECHO0.062.200.133.100.196.300.388.850.539.050.540.900.051.82 MARCOS DE PTAS. Y VTAS.0.104.000.402.400.244.000.404.000.4010.511.055.060.513.00 SUMA ÁREA4.287.0814.1220.2417.940.2963.95 d =  KA+kl) 17.9628.5956.3779.9873.553.66260.11 Kg = (  KA+  kl)/  A 4.204.043.993.954.1012.614.07 2.72 II.- PTAS. Y VENTANAS e'=1.60 Ventanas4.801.004.800.361.731.004.801.004.801.808.640.00 5.16 Por infiltración de aire m =4.002.180.782.18 3.920.00 Pueta principal0.701.981.391.98 Por infiltración de aire m =6.006.46 Puertas de servicio0.701.871.311.87 Por infiltración de aire m =6.006.10 SUMA ÁREA1.000.361.00 3.781.879.01 d =  KA+kl) 6.982.516.98 20.417.4151.26 Kg = (  KA+  kl)/  A 6.98 5.403.965.69 0.54 III.- TECHO ÁREA INTERIOR1.806.3811.482.284.109.8017.649.8017.6410.4418.791.172.11 MURO INT.-TECHO0.134.200.553.100.406.300.823.750.491.050.142.600.34 UNIÓN TECHO FACHADA0.062.200.133.100.196.300.388.850.539.050.540.900.05 SUMA ÁREA6.382.289.80 10.441.1739.87 d =  KA+kl) 12.164.6918.8418.6619.472.5076.32 Kg = (  KA+  kl)/  A 1.912.061.921.901.872.141.91 0.80 IV.- RENVTO. DE AIRE h =2.40 q =0.5015.315.4723.52 25.062.8195.69 d = 0.34q8.00 8.5212.26 0.13 TOTAL DE PÉRDIDAS37.1035.8090.18113.61121.9513.57399.94 4.18

6 APORTACIONES SOLARES SUPERFICIE TRANSPARENTE SUR EQUIVALENTE VENTANASSUROESTENORTEESTETECHOTOTAL Ärea =2.801.001.365.16  ( = s') 0.62 AA 1.740.620.84 PAREDES OPACAS Ärea (inc pta) =10.8822.9212.4421.5639.8767.80  ( 0.3K/he) 0.06 0.03 AA 0.611.280.691.201.08 TOTAL A  2.341.281.312.051.08 f1.00 C11.000.600.220.601.10  (A  )fC1 2.340.770.291.231.185.81 e/t =24.00Aport internas fte105.47WCÁLCULO DE INERCIA t =8.50 med111.37W Ss =5.81 esc115.81WFachadaPisoTechoM Int Ss/V =0.06A63.9539.87 40.81 G-1.5/t =4.00 I N E R C I Am10015084100 X = (Ss/V)e/(G-1.5/t)t0.36FuerteMediaEscasam real10084 m*A6395598133494081 F =0.2650.2240.193 B = (G-1.5/t)(1-F)2.943.113.23 70.4%74.3%77.3%Intercambio térmico pared1621W/°C Producto grados-hora20º31825895894599836Capacidad amortiguamto4555Wh/°C 21º3514598921044610862

7 Cantidad de Energía Se puede calcular fácilmente la cantidad de energía para mantener una temperatura de confort en el edificio conociendo su coeficiente B, el volúmen habitable y el producto grados-hora acumulados de la región E = B*V*ºC*hora (W/m3ºC)m3(ºC-hora) = Wh Para Chihuahua, las temperaturas promedio y producto grado-hora son las siguientes

8 Temperatura Promedio para Chihuahua HoraENEFEBMZOABRMAYJUNJULAGOSEPOCTNOVDIC 0469151922 21191374 1469141822 20181374 2359 1721 20181274 3358131721 19171263 4358131620 19171263 5248 1620 19171152 6347 1620 18161163 7658131519 171296 81081117 20 2320141310 914121521 24 2624181714 1017161925 28272826222017 11181922272831293028252218 1219202428303331 29262219 13182124283134323129272218 14172023273134323028262017 15 1922263133312927251915 16141721253032312826231714 17121619232831292725221512 18101417212729282624201410 199121520252827252318129 207111419242726242217118 216912172225 232116107 225811162124 22201596 235710152023 21191485 MAX192124283134323129272219 MIN247111519 18161152 MEDIA10.512.515.519.52326.525.524.522.51913.510.5 17 161513 1617 MEDIA9.311.214.419.122.725.925.224.122.117.712.79.5

9 Frecuencia Acumulada Producto ºC-Hora TEMPFGHF F F F F ENEFEBMZONOVDIC 231 620 3155311243127962 421718656217155490341 52794031685630248372725831 6341682224 120303106209951556 737210232524483121015034193012062551 8372139530870015531240360372127114473757 940317673361008248186300600403164316905204 1046521703361344279434330900465204618756894 11465263536416803417133601230465251119958769 1249631004202044372105439015904962976217410764 1349635964202464372142642019804963472220412938 1455840924482884403179845024005583968241715142 1558946504483332465220148028505894526257117559 1658952395043780465266648033305895115262720130 1765158285324284496313154038106515704287022757 1871364795324816496362754043507136355299425627 1974471925885348558412357048907447068320428621 2074479366445936558468163054607447812332031825 2174486806726580589523963060907448556337935145 2274494246727252651582872067207449300338038524

10 Ejemplo: Vivienda tradicional con G = 4 W/m3ºC y B = 3 W/m3ºC, 300 m3 habitables Para 20ºC necesita 900 x 31825 = 28642 kWh Para 21ºC necesita 31630 kWh (10.4% +) Vivienda aislada con G = 1 W/m3ºC y B = 0.50 W/m3ºC Para 20ºC, E = 4744 KWh, 21ºC = 5272 KWh Para G = 1 W/m3ºC es necesario, además de un excelente aislamiento y puertas y ventanas de alto desempeño, un ventilador con recuperador de calor

11 Valores de G y B Implementando Diferentes Estrategias PERDIDAS (W/m3ºC) FACHADATECHO PTAS Y VTAS RVTO AIRECOEF GCOEF B CONSUMO INVIERNO CONSUMO VERANOCOSTOAHORROVPN 64 m240 m29 m2100 m3W/m3 ºC kWh $/AÑOANUAL30 AÑOS VIVIENDA TRADICIONAL2.740.740.540.134.143.08(74%)93703114$9,673 + TECHO R = 3.32.740.140.540.133.542.62(74%)79672033$7,610$2,063$61,893 + T + MURO R = 0.951.190.140.540.131.991.34(67%)4089769$3,631$6,042$181,251 + T + MURO R = 1.680.800.140.540.131.611.03(64%)3122509$2,694$6,979$209,358 + T + MURO R = 2.220.680.140.540.131.480.92(62%)2808494$2,460$7,213$216,402 + T + M + VTAS HP0.680.140.220.131.160.65(56%)1973417$1,798$7,875$236,247 + T + M + HP + HRV0.680.140.220.031.070.57(53%)1726400$1,608$8,065$241,944 PANEL SOLAR00 $0 $9,673$290,190