propiedades térmicas y ahorro energético 2014 (2)
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PROPIEDADES PROPIEDADES TÉRMICASTÉRMICAS
Propiedades mecánicas: ESTABILIDAD DE LOS EDIFICIOSESTABILIDAD DE LOS EDIFICIOS
Propiedades térmicas: CONFORT - ABRIGO - HABITABILIDADCONFORT - ABRIGO - HABITABILIDAD
visiblevisible
sensiblesensible
hay que dar RESPUESTAS RESPUESTAS
TÉRMICASTÉRMICAS
a las SOLICITACIONES SOLICITACIONES
TÉRMICASTÉRMICAS
a las SOLICITACIONES SOLICITACIONES
TÉRMICASTÉRMICAS
para obtener
HABITABILIDAD: HABITABILIDAD:
ABRIGO – CONFABRIGO – CONFORT
CONTROLAR
PÉRDIDAS PÉRDIDAS DE CALORDE CALOR
invierno
PÉRDIDAS PÉRDIDAS DE CALORDE CALOR
invierno
GANANCIAS GANANCIAS DE CALORDE CALOR
verano
temp.ext.Flujo térmico ascendente/descendente
Flujo térmico horizontal
temp.int
Flujo térmico ascendente/descendente
Flujo térmico horizontal
AISLACIÓN AISLACIÓN
TÉRMICATÉRMICA
¿¿POR QUÉ AISLAR POR QUÉ AISLAR TÉRMICAMENTE UN EDIFICIO?TÉRMICAMENTE UN EDIFICIO?
PARA ECONOMIZAR ENERGÍA PARA ECONOMIZAR ENERGÍA ( < FLUJO TÉRMICO ++ o -- POR LA ENVOLVENTE)PARA ECONOMIZAR ENERGÍA PARA ECONOMIZAR ENERGÍA ( < FLUJO TÉRMICO ++ o -- POR LA ENVOLVENTE)
PARA > CONFORT TÉRMICO PARA > CONFORT TÉRMICO ( < DIFERENCIA DE TEMPERATURA ENTRE LAS SUP. INTERIORES DE LAS PAREDES Y EL AMBIENTE INT.)
PARA > CONFORT TÉRMICO PARA > CONFORT TÉRMICO ( < DIFERENCIA DE TEMPERATURA ENTRE LAS SUP. INTERIORES DE LAS PAREDES Y EL AMBIENTE INT.)
PARA SUPRIMIR LOS FENÓMENOS PARA SUPRIMIR LOS FENÓMENOS DE CONDENSACIÓNDE CONDENSACIÓNPARA SUPRIMIR LOS FENÓMENOS PARA SUPRIMIR LOS FENÓMENOS DE CONDENSACIÓNDE CONDENSACIÓN
PARA EVITAR HUMEDADES EN LOS PARA EVITAR HUMEDADES EN LOS CERRAMIENTOSCERRAMIENTOSPARA EVITAR HUMEDADES EN LOS PARA EVITAR HUMEDADES EN LOS CERRAMIENTOSCERRAMIENTOS
¿QUÉ ES LA ENERGÍA ?¿QUÉ ES LA ENERGÍA ?
ES UNA MAGNITUD FÍSICA
ES LA CAPACIDAD QUE TIENEN LOS ES LA CAPACIDAD QUE TIENEN LOS CUERPOS PARA PRODUCIR CUERPOS PARA PRODUCIR TRABAJO TRABAJO MECÁNICO. MECÁNICO. (emitir luz, generar calor, moverse, etc.)
PROPIA de cada cuerpo o sistema material
(Propiedad o cualidad medible)
En el universo NO puede existir creación o desaparición de energía, sino:
de movimientomovimiento (cinética), de posiciónposición (potencial), de calorcalor (calorífica), de electricidadelectricidad (eléctrica), de radiacionesradiaciones electromagnéticaselectromagnéticas, etc.
PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
La ENERGÍA total de un sistema aislado se mantiene CONSTANTE
TRANSFERENCIA desde un sistema a otro o TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA de una forma a otra.
¿ CUÁL ES ORIGEN DE CASI TODAS ¿ CUÁL ES ORIGEN DE CASI TODAS LAS FORMAS DE ENERGÍA ?LAS FORMAS DE ENERGÍA ?
FUENTES DE ENERGÍAFUENTES DE ENERGÍA
CLASIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE ENERGÍA
Cuando pasa a un centro de transformación: refinería de petróleo, central hidroeléctrica o termoeléctrica, etc.
Ej: agua (energía primaria)(energía primaria), sufre tratamiento en centrales hidroeléctricas o termoeléctricas (centro de transformación) (centro de transformación) generando energía eléctrica (energía secundaria).(energía secundaria).
recursos naturales (sin proceso de transformación). disponibles para su uso energético en forma 1) DIRECTA: hidráulica, biomasa, leña, eólica, solar. 2) INDIRECTA: extracción de petróleo crudo, gas natural, carbón mineral.
Habituales o que se emplea tecnología de uso común.
Ej: petróleo, carbón mineral, gas natural, la electricidad, la energía nuclear.
No tan desarrolladas, por falta de avance tecnológico o por cuantiosos gastos de extracción y aprovechamiento o por carecer de recursos indispensables.Ej: eólica, solar, geotérmica, biogas, mareomotriz, undimotriz (olas).
Ej: hidráulica, mareomotriz, undimotriz (de las olas), solar, geotérmica, eólica.
Se obtiene de fuentes naturales virtualmente inagotables: por la gran cantidad de energía que contienen, porque son capaces de regenerarse por medios naturales.
se agotan con el uso, se agotan con el uso, al consumirse no se pueden reponer, al consumirse no se pueden reponer, en algún momento se acabarán en algún momento se acabarán será necesario disponer de millones de años de evolución será necesario disponer de millones de años de evolución similar para contar con ellas. similar para contar con ellas. Ej: combustibles fósiles (petróleo, gas natural, carbón) energía nuclear.
SUMINISTRO ENERGÉTICO MUNDIAL AÑO 2011
carbón
petróleo
gas
nuclear
Hidro-eléctrica
12
34
1
2
34 5
6
7
56 7
8
8
9
9
10/11/
12
12 14/13/
ENERGÍAS RENOVABLES- FIN DE 2006ENERGÍAS RENOVABLES- FIN DE 2006
* Giga w
** Billones de litros por año
Grandes centrales hidroeléctrica
Biomasa p/calefacción
Colectores solares p/ agua caliente/calefacc
Turbinas eólicas
Pequeñas centrales hidroeléctrica
Centrales eléctricas de biomasa
Producción de etanol
1413
Centrales geotérmicas
Calefacción geotermal
11
10 Producción de biodiesel
Energía solar p/redes eléctricas
Energía solar p/calefac
Centrales térmicas de concentración solar
Centrales oceánicas
PROYECCIÓN 2000-2050 PROYECCIÓN 2000-2050 DISTINTOS TIPOS DE ENERGIA A NIVEL MUNDIALDISTINTOS TIPOS DE ENERGIA A NIVEL MUNDIAL
FORMAS DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍA RENOVABLE
HIDRÁULICA
EÓLICA
BIOMÁSICAMAREOMOTRIZSOLAR y otrasy otras
VENTAJASlimpia No contaminante transformación directa renovable
ENERGÍA HIDRÁULICA
IMPACTO AMBIENTALIMPACTO AMBIENTAL: pérdida de biodiversidad, inunda grandes extens. de terreno (c/patrimonio cultural o paisajístico), genera desplazamiento de poblaciones, pandemias (fiebre amarilla y dengue)
Central Hidroeléctrica Yacyretá en Ituzaingó, Argentina
Del aprovechamiento de las ENERGÍAS CINÉTICA y POTENCIAL de la corriente de ríos y saltos de agua.
DESVENTAJASImprevisibilidad de las precipitaciones Capacidad limitada Costo inicial elevado
IMIM
IMPACTO AMBIENTALIMPACTO AMBIENTAL: impacto visual en el paisaje. Ruido de baja frecuencia (trampa para aves).
ENERGÍA CINÉTICA del aire en movimiento. Para convertirse en ENERGÍA MECÁNICA o ELÉCTRICA.
Aeroturbinas: torre, generador y aspas.
Requerimiento:Intensidad (Veloc.Prom.: 5 /12.5 m/seg.)
regularidad en el régimen de vientos.
molinos de viento moler granos
bombear agua
Antecedentes: energía
ENERGÍA EÓLICA
De los compuestos orgánicos formados por procesos naturales como la fotosíntesis.
En los edificios: producción de agua caliente, sistemas de calefacción, caldeo de agua de piscinas y procesos industriales.
Ej: cultivos, residuos forestales, agrícolas y domésticos transformados en combustibles.
ENERGÍA BIOMÁSICA
Calderas c/Calderas c/combustible Biomasa: Biomasa: 50% de ahorro en los costos respecto de calderas de gasoil.
Recurso: Pellets de madera.aserrín seco (de poda de bosques y plantaciones sostenibles) prensados.(cilindros de unos 6-8 mm de diámetro y 1 ó 2 cm de largo).
de las mareas: diferencia de altura media de los mares según la posición relativa de la Tierra y la Luna. energía mareomotriz alternador = energía eléctrica.
IMPACTO AMBIENTALIMPACTO AMBIENTAL: altera el flujo del agua salada que sale y entra al estuario, cambia la hidrología, salinidad, provoca efectos negativos en los mamíferos marinos que usan el estuario como su hábitat.
Alternador: transforma energía mecánica en energía eléctrica.
ENERGÍA MAREOMOTRIZ
ENERGÍA SOLARENERGÍA SOLAR
Resultado de un proceso de FUSIÓN NUCLEAR que ocurre en el interior del sol.
Esa radiación solar se puede transformar directamente en: •ELECTRICIDAD (solar eléctrica)
•CALOR (solar térmica).
ENERGÍA SOLAR ELÉCTRICA
Materiales semiconductores:Materiales semiconductores: El material base es el silicio silicio (extraído de la arena común). (extraído de la arena común).
Energía del Energía del solsol células fotovoltaicas células fotovoltaicas = ELECTRICIDAD ELECTRICIDAD
Eficiencia de conversión: alrededor de 15%.
Para proveer de energía eléctrica en las noches: baterías.baterías.
ENERGÍA SOLAR TÉRMICA: COLECTORES TÉRMICOSCOLECTORES TÉRMICOS superficie expuesta a la radiación solar:
• absorber el calor y • transmitirlo a un fluido que lo intercambia con el líquido a
calentar.
3 GRANDES TIPOS DE APLICACIONES: Agua Caliente, Calefacción, Climatización de piscinas.
• colectores de placa plana
• colectores de tubos de vacío
MODELOS Y TIPOS:
COLECTORES DE PLACA PLANA
COLECTORES DE TUBOS DE VACÍO
LA ENERGÍA EN LA PRODUCCIÓN Y EL MANTENIMIENTO DEL HABITAT
PRODUCCIÓN YPRODUCCIÓN YTRANSFORMACIÓNTRANSFORMACIÓN
DE MATERIALESDE MATERIALESCOMPONENTESCOMPONENTES
TRANSPORTE YTRANSPORTE YCOLOCACIÓN COLOCACIÓN
EN OBRAEN OBRA
USO YUSO YMANTENIMIENTOMANTENIMIENTO
•E.p/ producir mat.prima•E.p/producir mat. de const• E.consumida según mat.
•E. De TRANSPORTE•E. De COLOCACIÓN (máquinas y m.de obra)• Menor consumo de E.
•Mayor consumo de E.
•Durante toda la vida útil del edificio
•Rever E. en procesos de producción de materiales
•Mat. regionales (transp)•Tipo de S.C. (E. de transporte y colocación)
EL CONSUMO DE ENERGÍA EL CONSUMO DE ENERGÍA QUE REQUERIRÁ UN
EDIFICIO PARA SU USO Y PARA SU USO Y MANTENIMIENTO MANTENIMIENTO
ES UNA DECISIÓN DE DISEÑO
¿QUIÉN LO PAGA?
PODEMOS DETERMINAR “A PRIORI”
LA CANTIDAD DE ENERGÍA NECESARIA PARA EL ACONDICIONAMIENTO
TÉRMICO DE UN EDIFICIO LA INFORMÁTICA AGILIZA
EL PROCESO DE MODELIZACIÓN PARA OPTIMIZAR EL DISEÑO
> Instalación > costo equipo > costo honorarios > costo mantenimiento
¿CÓMO VAMOS A ENCARAR EL TEMA?
Conociendo:
1º) DATOS
REGIÓNREGIÓN
EMPLAZAMIENTOEMPLAZAMIENTO
USOUSO
CLIMACLIMA
TERRENOTERRENO
VEGETACIÓNVEGETACIÓN
ORIENTACIÓNORIENTACIÓN
ENTORNOENTORNO
DEMANDAS DE LA ACTIVIDADDEMANDAS DE LA ACTIVIDAD
a) Protección solar b) Captación solar
c) Protección de los vientos
2º) CONCEPTOS FÍSICOS
CONCEPTOS Y UNIDADES DE CALORCONCEPTOS Y UNIDADES DE CALOR(calor-temperatura-cantidad de calor-calor específico)
FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA TRANSFERENCIA DE CALORTRANSFERENCIA DE CALOR(radiación-convección-conducción)
FICHAS DE CÁTEDRA - INTERNET- BIBLIOGRAFÍA EN GRAL.
3º) ANÁLISIS TÉRMICO DE LOS MATERIALES
PROPIEDAD AISLANTE TÉRMICA DE LOS MATERIALES
SEGÚN SU PESO ESPECÍFICO “PE ”
SU COEFICIENTE DE CONDUCTIBILIDAD TÉRMICA ““” ” (LAMBDA)
COEFICIENTE DE CONDUCTIBILIDAD TÉRMICA
“lambda”
“” Kcal.m m². h ºC
1m
1m
1m
1 hora
t1
t2
Es la cantidad de energía térmicacantidad de energía térmica (medida en Kcal) que atraviesa un material de 1 m2 de sup. y 1 m de espesor, en 1 hora de tiempo, cuando la diferencia de temperatura (t) entre una cara o la otra del mismo es de 1º C.
A partir de la resistencia “R” del cerramiento al paso del calor,
¿De qué aspectos del cerramiento dependerá la
RESISTENCIARESISTENCIA?
¿Cómo se obtiene el valor de la DEMANDA ENERGÉTICA???
Ej: CORTE DE UN MURO EXTERIOR
Ladrillos: =
Resistencia superficial de ingreso
(rsi)
Resistencia superficial de egreso
(rse)
e1 e2 e3
INTERIOR
EXTERIOR
Revoques: =
CONSTANTES:CONSTANTES: rsi y rse
e
λ
espesor Resist. térmica
coef. λ Resist. térmica
VARIABLESVARIABLES:
•el material (con su “λ”)
•el espesor adoptado
DECISIÓN DECISIÓN DEL DEL
ARQUITECTOARQUITECTO
R =
LA CANTIDAD TOTAL DE ENERGIA QUE PASA: K UNIDAD: Kcal/m2.h.ºC
K = 1/R
(Para la zona bioambiental a la que pertenece Mar del Plata)
COEFICIENTE DE TRANSMITANCIA TÉRMICA
Así tendremos el K de cada muro, de cada abertura, del techo, del piso, etc. En Kcal/m2.h.ºC
Si a ese K lo multiplicamos por la superficie de esa parte, y por la diferencia de temperatura que hay entre una y otra cara de la misma:
Q = K . Sup. t
Obtenemos el FLUJO TÉRMICO que tiene lugar a través de la superficie considerada.
FLUJO TÉRMICO
(Kcal/h)
Equivalencia: 1 kcal / h = 1,16 watts 1 watt = 0,86 kcal/h
EL DISEÑO TÉRMICO EL DISEÑO TÉRMICO
DE LA ENVOLVENTEDE LA ENVOLVENTE
Incidencia de la RADIACIÓN SOLARen la envolvente de los edificios
• REFLEXIÓN / ABSORCIÓNREFLEXIÓN / ABSORCIÓN
• TRANSPARENCIATRANSPARENCIA
• INERCIA TÉRMICAINERCIA TÉRMICA
Depende de los MATERIALES: MATERIALES:
• PE, COLOR, TEXTURAPE, COLOR, TEXTURA
Entonces, la elección de los materiales será de acuerdo a sus:
los coloresTodo ello da respuesta a las
SOLICITACIONES TÉRMICAS
los espesores,las texturas superficiales,
PROPIEDADES TÉRMICAS
El diseño de la envolvente
AHORRO ENERGÉTICO en las INSTALACIONES DE
CONFORT TÉRMICO
EL ARQUITECTO
ES EL MÁS IMPORTANTE ACTOR
ES POSIBLE
En la UNIÓN EUROPEAEn la UNIÓN EUROPEA:: Normativa aplicable, La DIRECTIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICIOSDIRECTIVA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICIOS, similar a la ETIQUETA ENERGÉTICA de los electrodomésticos.
•construir edificios que aprovechen la energía del entorno y •expedir un certificado de EFICIENCIA ENERGÉTICA para los edificios o unidades de estos, que se construyan, vendan o alquilen.
% DE REQUERIMIENTOS DE ENERGÍA EN USO VIVIENDA
CLIMATIZACIÓN Y
VENTILACIÓN...63.5%
CALENTAMIENTO DE CALENTAMIENTO DE
AGUAAGUA..........19.4%
ILUMINACIÓNILUMINACIÓN.......................................................
2.5%
COCCIÓN Y CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS.8.2COCCIÓN Y CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS.8.2%
OTROS APARATOS Y ARTEFACTOSOTROS APARATOS Y ARTEFACTOS.................
6.4%
el ARQUITECTO debe considerar:
al CONFORT TÉRMICO como
VARIABLE básica DE DISEÑO
NO como una INSTALACIÓN AGREGADA como consecuencia de las pérdidas o ganancias de
calor de la envolvente
EL CONSUMO DE ENERGÍA EL CONSUMO DE ENERGÍA QUE REQUERIRÁ UN
EDIFICIO PARA SU USO Y PARA SU USO Y MANTENIMIENTO MANTENIMIENTO
ES UNA DECISIÓN DE DISEÑO
EL CONSUMO DE ENERGÍA EL CONSUMO DE ENERGÍA QUE REQUERIRÁ UN
EDIFICIO PARA SU USO Y PARA SU USO Y MANTENIMIENTO MANTENIMIENTO
ES UNA DECISIÓN DE DISEÑO