Cómo la Eficiencia Energética y la Energía Solar pueden conducirnos a Edificios de Impacto Cero
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
Coeficiente de Pérdidas (o Ganancias) Térmicas G = (Kg*A + Kv*Av NV) 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
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
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 FACHADA UNIÓN MURO INT.- FACHADA UNIÓN FACHADA FIRME ESQUINA SALIENTE ESQUINA ENTRANTE UNIÓN FACHADA - TECHO MARCOS DE PTAS. Y VTAS SUMA ÁREA d = KA+kl) Kg = ( KA+ kl)/ A II.- PTAS. Y VENTANAS e'=1.60 Ventanas Por infiltración de aire m = Pueta principal Por infiltración de aire m = Puertas de servicio Por infiltración de aire m = SUMA ÁREA d = KA+kl) Kg = ( KA+ kl)/ A III.- TECHO ÁREA INTERIOR MURO INT.-TECHO UNIÓN TECHO FACHADA SUMA ÁREA d = KA+kl) Kg = ( KA+ kl)/ A IV.- RENVTO. DE AIRE h =2.40 q = d = 0.34q TOTAL DE PÉRDIDAS
APORTACIONES SOLARES SUPERFICIE TRANSPARENTE SUR EQUIVALENTE VENTANASSUROESTENORTEESTETECHOTOTAL Ärea = ( = s') 0.62 AA PAREDES OPACAS Ärea (inc pta) = ( 0.3K/he) AA TOTAL A f1.00 C (A )fC e/t =24.00Aport internas fte105.47WCÁLCULO DE INERCIA t =8.50 med111.37W Ss =5.81 esc115.81WFachadaPisoTechoM Int Ss/V =0.06A G-1.5/t =4.00 I N E R C I Am X = (Ss/V)e/(G-1.5/t)t0.36FuerteMediaEscasam real10084 m*A F = B = (G-1.5/t)(1-F) %74.3%77.3%Intercambio térmico pared1621W/°C Producto grados-hora20º Capacidad amortiguamto4555Wh/°C 21º
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
Temperatura Promedio para Chihuahua HoraENEFEBMZOABRMAYJUNJULAGOSEPOCTNOVDIC MAX MIN MEDIA MEDIA
Frecuencia Acumulada Producto ºC-Hora TEMPFGHF F F F F ENEFEBMZONOVDIC
Ejemplo: Vivienda tradicional con G = 4 W/m3ºC y B = 3 W/m3ºC, 300 m3 habitables Para 20ºC necesita 900 x = kWh Para 21ºC necesita 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
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 TRADICIONAL (74%) $9,673 + TECHO R = (74%) $7,610$2,063$61,893 + T + MURO R = (67%) $3,631$6,042$181,251 + T + MURO R = (64%) $2,694$6,979$209,358 + T + MURO R = (62%) $2,460$7,213$216,402 + T + M + VTAS HP (56%) $1,798$7,875$236,247 + T + M + HP + HRV (53%) $1,608$8,065$241,944 PANEL SOLAR00 $0 $9,673$290,190