Resumen ut 1
- 1. Eficiencia energética 1.1 Sostenibilidad • Sistema: Conjunto de actividades orientadas a la producción de bienes y servicios para satisfacer las necesidades humanas. • Sistema sostenible: Aquel que no compromete el futuro de las generaciones venideras y satisface a la actual. • Eficiencia energética: se estime necesaria (edificios de nueva planta) para definir las distintas necesidades asociadas a un uso estándar (valores de referencia) del edificio, que podrá incluir, entre otras, la calefacción, el ACS, la refrigeración, la ventilación y la iluminación. Dicha magnitud deberá quedar reflejada en uno o más indicadores… Mtep: Millones de toneladas equivalentes de petróleo. 1 Mtep = 12TWh • Desarrollo Sostenible: El concepto de desarrollo sostenible desecha la idea del desarrollo sin límites, para, satisfaciendo las necesidades actuales, no comprometer el bienestar de las generaciones futuras. Alcanza 3 áreas economía, ambiental y social • El sector de la edificación representa el 40% del consumo energético total de la Unión Europea (UE). • Las fuentes de energía convencionales son finitas o presentan problemas que comprometen la sostenibilidad. Petróleo y gas, Carbón, Energía nuclear, Energía hidráulica a gran escala • Fuentes de energía renovables: Solar térmica, Solar fotovoltaica, Eólica, Biomasa / Biogás, Geotérmica, Mareomotriz, Energía undimotriz (de las olas) DB-HE. Ahorro de energía. • Certificación energética: En este certificado, y mediante una etiqueta de eficiencia energética, se asigna a cada edificio una Clase Energética de eficiencia, que variará desde la clase A, para los energéticamente más eficientes, a la clase G, para los menos eficiente • Energías a lo largo de la vida útil de un edificio: o Energía incorporada inicial Es la energía necesaria para extraer y procesar la materia prima, convertirlas mediante la manufactura en elementos de construcción, transportar estos al lugar de la obra en instalarlos en la edificación. o Energía incorporada recurrente Es la energía necesaria para mantener, actualizar o reemplazar, y en última instancia desmontar y desechar los materiales y componentes a lo largo de la vida útil de la edificación. o Energía operativa Es la energía que se necesita para calentar, enfriar y ventilar la edificación, suministrar agua caliente, iluminación y energía eléctrica para los servicios y los equipos de manera sistemática. • Técnicas de construcción sostenible: Aislamiento / superaislamiento, Control de condensaciones: Transpiración / ventilación, Inercia térmica: Muros gruesos, Materiales pesados, Materiales ligeros de alta inercia térmica, Muro Trombe, Cubierta inundada y Construcción enterrada, Invernaderos adosados, Carpinterías de alta calidad, Aprovechamiento de las corrientes de aire, Aprovechamiento del calor del sol: ganancia directa, Modificación de la humedad, Patios, Vegetación, Uso de energías renovables, Aprovechamiento del agua de lluvia, Reciclaje de aguas grises. • Ecoetiquetas: Etiquetado ecológico (tipo I), Autodeclaración de producto (tipo II), Declaración ambiental de producto (tipo III) 1.2 Clima • Clima: «Conjunto de condiciones atmosféricas que caracterizan una región» • Zonas climáticas en el mundo según Olgyay: Zona fría, Zona templada, Zona cálida-árida, Zona cálida- húmeda • Zonas climáticas en España: Zona templada-húmeda , Zona mediterránea: Área oceánica, Área mediterránea, Área continental
- 2. • Microclimas: Las características generales de cada zona climática se ven alteradas por las condiciones locales de cada lugar, lo cual se traduce en diferentes MICROCLIMAS. Factores que alteran las condiciones del clima en cada lugar: Topografía, Altitud, Vientos dominantes, Vegetación circundante, Nivel de urbanización, Cercanía de masas de agua. • Bienestar: El bienestar que el ser humano percibe es un fenómeno complejo de difícil análisis científico. En el bienestar intervienen parámetros y factores diversos: o Parámetros ambientales: Características objetivables de un espacio que pueden valorarse en términos energéticos y que resumen las acciones que, en dicho espacio, reciben las personas que lo ocupan. Los parámetros ambientales pueden analizarse con independencia de los usuarios. ▪ Parámetros específicos para cada sentido: Térmicos, Acústicos, Visuales ▪ Parámetros generales: Afectan a todos los sentidos a la vez. Características del espacio. Cambios temporales (Por ejemplo: día-noche) o Factores de confort: Características que corresponden a los usuarios del espacio. Son independientes del ambiente. ▪ Factores biológico-fisiológicos. Edad, sexo, herencia… ▪ Factores sociológicos. Tipo de actividad, educación, ambiente familiar, moda, tipo de alimentación… ▪ Factores psicológicos. Características individuales de cada usuario. • Diseño arquitectónico: El diseño de ambientes habitables se basará en parámetros ambientales. A la vez será necesario conocer los factores de confort, para conocer la repercusión real de las decisiones que se tomen o 1ª fase: Diseño de los parámetros para conseguir el bienestar adecuado, de forma científica y objetiva. o 2ª fase: Conformación del ambiente en términos perceptivos y estéticos. • Sensación térmica: Sensación de frío o calor que siente una persona según una combinación de parámetros meteorológicos. Se expresa en grados centígrados, al igual que la temperatura. Parámetros que condicionan la sensación térmica: Temperatura del aire, Contenido en vapor de agua (humedad) y Velocidad del aire. • Aire, humedad y temperatura: Deben estudiarse conjuntamente mediante CARTAS BIOCLIMÁTICAS (o diagramas psicrométricos). Las cartas bioclimáticas se particularizan para cada zona concreta, pasándose a llamar CLIMOGRAMAS. • Muro Trombe: o Invierno: Radicación incide sobre muro y lo calienta, el calor se concentra gracias al efecto invernadero que genera el cristal, Este calor asciende por convención y entra al interior a través de los conductos superiores del muro o Verano: Se abren las compuertas de la parte superior del vidrio y el conducto de la parte inferior del muro. Se cierra el conducto de la parte superior del muro. La radiación calienta el aire que por convención asciende y sale al exterior por la compuerta superior del vidrio permitiendo que aire del interior de la casa ocupe el vacío dejado generando una corriente que renueva el aire del interior constantemente 1.3 Instalaciones térmicas • Carga térmica: toda perturbación capaz de alterar el contenido de energía de los espacios que se pretende climatizar. Esa alteración o Carga es la que tendrá que compensar la instalación de climatización, mediante su Potencia, para mantener las condiciones de confort • Demanda: La DEMANDA energética de un edificio está referida a un determinado espacio de tiempo. En ese espacio la energía demandada será evidentemente el producto de la Potencia Calorífica que necesitamos para mantener las condiciones de confort, por el tiempo transcurrido en 3. DEMANDA ENERGÉTICA Demanda energética 10 Demanda energética la utilización de tal potencia. Los factores que determinan la Demanda energética son : El Clima Exterior, Los cerramientos o Epidermis edificatoria, Las características de ocupación y funcionales del edificio
- 3. • Rendimientos: o Rendimiento instantáneo: Es el cociente entre la Potencia útil obtenida en un sistema de climatización y la Potencia introducida en el sistema. o Rendimiento del transporte: El fluido caloportador, al que se ha entregado o retirado una energía, bien aumentando su Tª, bien disminuyéndola, es transportado hasta las unidades de transferencia o Rendimiento de la emisión: A veces se denomina también Rendimiento de la Transferencia y marca el rendimiento de la operación de transferencia de energía desde el emisor final (radiadores, UTAs…) a los locales o Rendimiento de regulación: Viene dado por el cociente entre la Potencia de salida y entrada en el órgano de regulación, suponiendo despreciable la energía necesaria para el accionamiento de los equipos de regulación. o Rendimiento global: Los rendimientos que se han citado corresponden a procesos que se producen en serie entre sí, por lo que podemos hablar de un RENDIMIENTO GLOBAL que será el producto de los rendimientos parciales. o Rendimiento estacional: El rendimiento medio estacional podemos expresarlo como la relación anual de calor útil y la cantidad anual generada Solar térmica • Funcionamiento e los sistemas solares térmicos: la radiación solar es captada y el calor se transfiere a un medio portador de calor, generalmente un fluido –agua o aire–. El medio calentado se puede usar directamente –como por ejemplo en el caso de las piscinas–, o indirectamente, mediante un intercambiador de calor que transfiere el calor a su destino final –por ejemplo, la calefacción de un ambiente–. • Aplicaciones de la energía solar térmica: ACS doméstica, secado solar, calefacción solar por aire, desalinización solar, cocinas solares, • Solar térmica de alta temperatura: La radiación solar puede ser utilizada para la generación de electricidad mediante un proceso de dos etapas: primero convirtiéndola en calor y luego convirtiendo el calor en electricidad por medio de ciclos termodinámicos convencionales. Las centrales térmicas solares se basan en espejos que concentran los rayos solares con la finalidad de calentamiento de un fluido, que convertido en vapor accionará una turbina, que a su vez impulsará un generador eléctrico. Se han desarrollado tres variantes de este principio: las centrales de torre, los discos parabólicos y los cilindros parabólicos. Las dos primeras son sistemas concentradores de foco puntual y la tercera es un sistema concentrador de foco lineal. Solar fotovoltaica • Como funcionan las células fotovoltaicas: Una célula fotovoltaica sólo puede generar electricidad cuando se cumplen tres condiciones: a) se ha de poder modificar el número de cargas positivas y negativas ■ b) se han de poder crear cargas que permitan la aparición de una corriente c) es preciso que se establezca una diferencia de potencial o campo eléctrico. La primera condición se alcanza cuando se añaden a un semiconductor puro unas pequeñas dosis de átomos “contaminantes” que son capaces de ceder o aceptar electrones. Para alcanzar la segunda, es preciso exponer la célula fotovoltaica a una radiación luminosa para aprovechar la energía de los fotones. Cuando la célula recibe los fotones de una radiación luminosa, las cargas negativas y positivas creadas se separan a causa del campo eléctrico y, si entonces se cierra un circuito entre los dos materiales que forman la unión, aparece una corriente eléctrica. • Tipos de células: o Las monocristalinas se fabrican a base de lingotes puros de silicio. o Las policristalinas se fabrican a partir de la refundición de piezas de silicio monocristalino. Si bien su rendimiento es ligeramente inferior, su adquisición es mucho menos costosa. o Las células de silicio amorfo, se obtienen a partir de la deposición de capas delgadas sobre vidrio. El rendimiento de estas células es menor que el de las de silicio cristalino, razón por la cual se destinan a aplicaciones de pequeña potencia • Sistemas para utilización de Energía fotovoltaica:
- 4. o Autónomos: Constan de un sistema de captación solar (células solares dispuestas en paneles), las baterías para almacenar la electricidad generada en corriente continua y el sistema de control para asegurar el correcto funcionamiento de carga y descarga de la batería. Los sistemas autónomos básicamente se utilizan para el suministro de electricidad en lugares donde no existe red eléctrica convencional o Conectados a la red: No disponen de ningún tipo de almacenamiento. Simplemente constan de los sistemas de captación y de conversión de la electricidad generada y de conexión a la red. Se instalan básicamente en zonas urbanas de países industrializados. Geotérmica: • Procedencia: la geotérmica no tiene su origen en la radiación solar sino en la enorme diferencia de temperaturas que existen en el interior de la Tierra • Aplicaciones: o Fines térmicos: Balnearios y piscinas climatizadas, calefacción y ACS, agricultura (calentar tierra), secado de pavimentos (evitar placas de hielo en aceras) o Producción electricidad: Plantas de aprovechamiento de vapor seco (Cuando los fluidos hidrotermales en forma de conducidos a una turbina de vapor convencional), Platas de agua a alta temperatura (.El fluido es extraído e inmediatamente inyectado en un tanque en él se convertirá súbitamente en vapor. El vapor es empleado para activar una turbina que pone en marcha un generador), centrales de ciclo binario (el fluido geotérmico transfiere su calor a un fluido secundario el segundo fluido se convierte en vapor, activa la turbina y genera electricidad. El motivo de emplear este segundo fluido es que su temperatura de evaporación es más baja. Así pues, se necesita menos calor para vaporizar el fluido. El vapor, luego de haber movido las turbinas, se condensa y vuelve a ser reutilizado) Biomasa: • Tipo de biocombustibles: o Solidos: los más importantes son los de tipo primario, constituidos por materias lignocelulósicas procedentes del sector agrícola o forestal y de las industrias de transformación que producen residuos de dicha naturaleza. Otro grupo de biocombustibles sólidos lo constituye el carbón vegetal, que resulta de un tratamiento térmico con bajo contenido en oxígeno de la biomasa leñosa, pero al ser el resultado de una alteración termoquímica de la biomasa primaria, debe ser considerado de naturaleza secundaria o Líquidos: Biocarburantes o Gaseosos: Biogás (La composición de biogás es variable, pero está formado principalmente por metano (55-65%) y CO2 (35-45%).) Hidráulica: • Como funciona una central: Una central hidráulica aprovecha la energía potencial de una cantidad de agua situada en el cauce de un río para convertirla primero en energía mecánica (movimiento de una turbina) y posteriormente en electricidad. Una central minihidráulica típica tiene los siguientes elementos: presa, toma de agua, conducción, cámara de carga, tubería forzada, central, equipos electromecánicos, descarga, subestación y línea eléctrica • Tipos de centrales: o De agua fluyente: Captan una parte del caudal del río, lo trasladan hacia la central y, una vez utilizado, se devuelve al río o De pie de presa: Se sitúan debajo de los embalses destinados a usos hidroeléctricos o a otros fines o Reversibles: aprovechar los excedentes sobrantes de producción durante las horas valles (por ejemplo, de una nuclear que no se puede parar) para bombear agua que luego se turbina en horas punta.