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Jesús SOTO

Gerente en Alter Technica Ingenieros

Ingeniería especializada en climat. y EE

T. 921 46 25 26 / 610 40 11 62

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Soluciones en clima mediterráneo:

Estrategias activas para el verano

Madrid - 20.11.2014 – 6ª Conferencia Española Passivhaus 2

Soluciones en clima mediterráneo: Estrategias activas para el verano Jesús Soto

Las personas no demandamos edificios eficientes, sino ambientes saludables y espacios confortables

Imagen: AR&T Architects

E V O L U C I Ó N



¿cómo generar demanda de soluciones nZEB?

REC

SuperHabitat.org

E V O L U C I Ó N



EDIFS. DE BAJO CONSUMO¿se puede prescindir de la cl imatización?

Imagen: alter technicaImagen: ProKlima Invest Fons, Hannover, Alemania

CALEFACCIÓN REFRIGERACIÓN



EDIFS. DE BAJO CONSUMO¿se puede prescindir de la cl imatización?

REFRIGERACIÓNLas tablas muestran el resultado de las comprobaciones en PHPP 8 de dos viviendas en Madrid, con tipologías constructivas son totalmente distintas.

Sin embargo, los resultados son muy similares, ya que ambas:

- Cumplen con los requerimientos del estándar Passivhaus

- Sobrecalentamiento > 10%: seránecesario refrigerar para certificar

- Cargas (¿puede usarse el sistema de ventilación para el trasporte de calor?):

- Calefacción > 10 W/m2.

- Refrigeración ~ 7 W/m2.

PHPP



REC

DISIPACIÓN DE CALORv e n t i l a c i ó n n o c t u r n a

Cuando la Tª exterior < Tª interior, el intercambiador aire/aire estará en by-pass, de modo que el aire exterior entre en la vivienda conservando su temperatura.

La cantidad de calor disipado (normalmente muy baja) seráfunción directa del caudal y de la diferencia de temperaturas entre interior y exterior.



REC

DISIPACIÓN DE CALORv e n t i l a c i ó n n o c t u r n a

El movimiento interior del aire (turbulencia) potenciará el efecto refrigerante de cualquier sistema de refrigeración.



DISIPACIÓN DE CALOR

REC

v e n t i l a c i ó n n o c t u r n a

Cuando la Tª exterior < Tª interior, también puedo abrir la ventanas, manteniendo sólo las funciones de extracción y expulsión de aire.

El mayor efecto refrigerante se producirá cuando exista ventilación cruzada (en entornos de alta contaminación – ODA 2 y 3 – no se empleará la ventilación cruzada)



i n t e r c a m b i a d o r e s t i e r r a / a i r e

REC


Los intercambiadores tierra/aire y tierra/agua, aprovechan la energía geotérmica más superficial para atemperar la entrada de aire exterior en nuestra vivienda.



REC

i n t e r c a m b i a d o r e s t i e r r a / a i r eDISIPACIÓN DE CALOR

Otra forma de aprovechamiento de la energía geotérmica superficial consiste en pre-tratar térmicamente el aire de renovación, haciéndolo pasar por un espacio enterrado y limpio.

Muchas estancias no aisladas y “bajo rasante” son mucho más frescas que el resto del edificio.



REC2

REC1

i n t e r c a m b i a d o r e s t i e r r a / a i r eDISIPACIÓN DE CALOR

Si el aire ambiental de la estancia “no aislada y bajo rasante” no tiene la calidad mínima exigible (garajes, almacenes de productos tóxicosF), se puede utilizar un segundo intercambiador (activo o pasivo) para transportar una porción de las condiciones térmicas al interior del edificio (técnica muy interesante en edificios terciarios).



REC

C A L E F A C C I Ó Nclimatización ACOPLADA al sistema de VMC

El sistema de ventilación higiénica puede utilizar el aire de renovación como vehículo caloportador. Los conductos deberán aislarse.

Pero, en un caudal de aire cabe una cantidad de calor limitada (o de frío), y habitualmente no bastarápara vencer toda la carga térmica. Dependerá de los resultados en PHPP, y de cómo los usuarios gestionen la vivienda.



C L I M A T I Z A C I Ó Nrelación entre cargas de calefacción/refrigeración en un caudal de aire

P = 0,33 • Q • ( Timp - Tint ), donde:

P.- Potencia térmica [W] (frío o calor). El estándar PH limita este valor a 10 [W/m2], en caso de superar la demanda de 15 [kWh/m2�a]Q.- Caudal de aire [m³/h]Timp.- Temperatura de impulsión del aire en el local [ºC]Tint.- Temperatura interior del local, o de confort [ºC]

Suponiendo una temperatura en la impulsión de 50ºC (modo calef.) o de 13ºC (modo refrig.):Pcal = 0,33 • Q • ( 50 - 20 ) = +0,33 • Q • 30 Pref = 0,33 • Q • ( 13 - 25 ) = - 0,33 • Q • 12

de donde: Pcal / Pref ~ 2,5 , es decir, que bajo estas circunstancias, un mismo caudal de aire puede transportar entre 2 y 3 veces más energía calorífica que frigorífica, o dicho de otro modo, que para transportar la misma cantidad de potencia para refrigeración, se necesitaráentre 2 y 3 veces más caudal de aire que para calefacción.



REC

DISIPACIÓN DE CALORclimatización ACOPLADA al sistema de VMC

En modo refrigeración, el mismo caudal de aire será capaz de transportar entre 2 y 3 veces menos frío que calor. Para usar este sistema, la carga de refrigeración deberá ser inferior a 4 W/m2.

La red de conductos se puede dimensionar para que disipe hasta 8 W/m2, utilizando mayor sección, para mover más aire, y deberán estar aislados y disponer de barrera de vapor.



REC

BOMBA DE CALORAEROTERMIA: B.C. AIRE/AGUAGEOTERMIA: B.C. TIERRA/AGUAHIDROTERMIA: B.C. AGUA/AGUAB.C. EXPANSIÓN DIRECTA

FUENTES DE FRÍO Y CALOR:

ACS

climatización ACOPLADA al sistema de VMCDISIPACIÓN DE CALOR



AEROTEMIA, GEOTERMIA E HIDROTERMIA PARA CALEFACCIÓN Y/O ACS A 60ºC

COPmín. necesario para consideración de renovableDISIPACIÓN DE CALOR



REC

ACS

climatización DESACOPLADA del sistema de VMCDISIPACIÓN DE CALOR

SISTEMAS CONVECTIVOS

Para disipar calor, podemos utilizar sistemas que transportan (1) agua enfriada o (2) fluidos refrigerantes (sistemas de expansión directa), entre la unidad exterior y las unidades interiores: (1) fan-coils ó(2) splits.

En la imagen, uds. interiores de conducto (plt. superior) y mural (plt. inferior).



REC

ACS


Los sistema convectivos (por aire), siempre que están bien diseñados e instalados, aportan una agradable sensación térmica, a la vez que secan el ambiente.

Hay disparidad de opiniones a cerca de su actuación sobre el confort y la salud de sus usuarios.

En la imagen, uds. interiores de cassette (plt. superior) y de consola.



REC

ACS


SISTEMAS RADIANTES• Los sistemas radiantes disponen de unos elementos terminales generalmente planos capaces de alterar su temperatura superficial .• Actúan en primer lugar sobre las superficies enfrentadas a ellos.• Los sistemas radiantes en edificios de bajo consumo deben tener la menor inercia térmica posible.

En la imagen, suelo radiante

Imagen: Schlüter Systems



REC

ACS


• Los sistemas radiantes emiten calor (calefacción) o captan calor (refrigeración) mediante radiación desde su posición de mayor autoridad.• Producen un ambiente extremadamente agradable y saludable• Es un sistema de climatización (frío/calor) invisible, sin rejillas ni elementos visibles.

En la imagen, techo radiante



REC

ACS


• Calienta o enfría por radiación el suelo y las personas• Cada habitación puede controlar sus propias condiciones de confort.• El funcionamiento puede ser totalmente automático. Incluso puede funcionar con las ventanas abiertas, ya que se adapta a la humedad del ambiente, con mínimas pérdidas de energía (lo que enfría son las superficies, no el aire).

En la imagen, pared radiante



Fuente: alter technica


Potencias térmicas específicas de superficies radiantes en función de su temperatura

Se han considerado:Tª operativa en invierno: 21ºCTª operativa en verano: 25ºC

112,072,064,048,032,0W/m²Pared caliente

84,054,048,036,024,0W/m²Techo caliente

162,6100,087,964,041,0W/m²Suelo caliente

35 (**)3029 (*)2725ºCTemperatura superficial

32,040,048,056,064,0W/m²Pared fría

41,052,464,075,987,9W/m²Techo frío

28,035,042,049,056,0W/m²Suelo frío

2120191817ºCTemperatura superficial

Carga máximaUnidadSuperficie radiante

(*) Tª superficial máxima admitida (s/RITE)(**) Tª superficial máxima en baños y perímetro

climatización DESACOPLADA del sistema de VMC



REC


• Dependiendo de la temperatura del terreno, las superficies radiantes podrán disipar el calor sensible a masas inerciales (geotermia pasiva), pero el calor latente se disiparámediante bomba de calor.

DEPÓSITO DE RIEGO



c o n t r o l d e l a h u m e d a d a m b i e n t a lDISIPACIÓN DE CALOR

VARIACIONES Tª SECA Y Tª ROCIO EN MESES CÁLIDOS EN CÁDIZ




VARIACIONES Tª SECA Y Tª ROCIO EN MESES CÁLIDOS EN MADRID

c o n t r o l d e l a h u m e d a d a m b i e n t a l



REC

ACS


El movimiento del aire, acentúa la sensación de frío, por lo que el usuario podrá elevar la temperatura de consigna del elemento radiante para obtener el mejor nivel de confort.

De este modo se consigue una mayor eficiencia energética y nos distanciamos de la Tª de rocío.

Aumentar el caudal de aire del sistema VMC, seca el ambiente.




REC.ENTÁLPICO

ACS


Existen equipos de deshumectación, acoplados (batería de frío) o desacoplados al sistema de ventilación, que reducen el calor latente (humedad) del ambiente interior.

Un recuperador entálpico, recupera las condiciones de temperatura y humedad del interior del edificio. Si el interior está seco, este equipo lo mantendrá seco.




DISIPACIÓN DE CALORc o n t r o l d e l a h u m e d a d a m b i e n t a lEdificio orgánico – Cádiz:

Deshumectación y recuperación de calor entálpica

Imagen: alter technica



R E C U P E R A C I Ó Nc o n t r o l d e h u m e d a d

Imagen: Zehnder

Deshumectadores + Recuperadores entálpicos



EVAPORADOR

CONDENSADOR

MODO INVIERNO (Y VERANO)

EXP

INT

AFS

ACS

Imagen: De Dietrich

• Al igual que en geotermia, los rendimientos son muy elevados, debido al aprovechamiento de una fuente de energía estable. En este caso, la contenida en el aire de extracción.

• Aportan una cantidad más constante de calor, y menos dependiente de las condiciones exteriores. En verano, posible uso en refrigeración y deshumectación.

• Pueden funcionar con VMC de simple flujo.

R E C U P E R A C I Ó N

Calentador de ACS termodinámico. Bomba de calor aire / agua

r e c u p e r a d o r e s a c t i v o s



REC

C A L E F A C C I Ó Nclimatización DESACOPLADA del sistema de VMC

ACS

ACOPLAMIENTO AL SIST. VMC DEL ACUMULADOR TERMODINÁMICO

En la imagen, la producción de ACS se realiza mediante un acumulador termodinámico.

Puede utilizar las redes de aire exterior y de expulsión (redimensionar). En clima cálido, puede tomar el aire del circuito de aire de extracción y reinyectarlo más frío en la vivienda mediante el circuito de admisión. Se potenciaría de este modo el sistema de refrigeración



REC

C A L E F A C C I Ó Nc a m b i o d e p e r s p e c t i v a

CAMBIO DE PERSPECTIVA



c l i m a t i z a c i ó n T E R M O E L É C T R I C A

CAMBIO DE PERSPECTIVA

EFECTOS SEEBECK & PELTIER

El efecto Seebeck consiste en generar corriente eléctrica sometiendo la unión de dos metales diferentes a una diferencia de temperaturas; al contrario el efecto Peltiernos dice que, si se aplica una corriente eléctrica a la unión de dos metales diferentes se apreciara una diferencia de temperaturas en las uniones.

I+D EN CLIMATIZACIÓN



REC

ACOPLAMIENTO AL CONDUCTO DE EXTRACCIÓN

La producción térmica (frío o calor) se realiza en el propio espacio a climatizar. Esta configuración emplea los conductos de extracción para evacuar el calor resultante, por lo que el recuperador deberáposicionarse en modo by-pass..

En la imagen, la admisión de aire y la refrigeración están desacopladas.

Climatización deslocalizada muy silenciosa y sencilla de controlar.

I+D EN CLIMATIZACIÓNc l i m a t i z a c i ó n T E R M O E L É C T R I C A



REC ACS

c l i m a t i z a c i ó n T E R M O E L É C T R I C AI+D EN CLIMATIZACIÓN

ACOPLAMIENTO AL CONDUCTO DE EXTRACCIÓN Y AL DIFUSOR DE ADMISIÓN

La imagen muestra el mismo caso anterior, pero propone la integración del aire de admisión en el mismo difusor combinado (impulsión + retorno).

En la imagen, ACS mediante acumulador termodinámico.



REC

ACS

c l i m a t i z a c i ó n T E R M O E L É C T R I C AI+D EN CLIMATIZACIÓN

DISIPACIÓN HIDRÁULICA

La imagen muestra una configuración totalmente desacoplada del sistema de ventilación.

El excedente de calor puede ser un aporte para el ACS, y/o disiparse con un pequeño aerotermo exterior.



S O S T E N I B I L I D A D

Gracias por su atención

y por su tiempo

Jesús SOTO

Gerente en Alter Technica Ingenieros

Ingeniería especializada en climat. y EE

T. 921 46 25 26 / 610 40 11 62

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