Eficiencia energética en edificaciones, Paula Colonelli.

(1)

Corporación de Desarrollo Tecnológico

Corporación de Desarrollo

Tecnológico

Décima conferencia tecnológica

Paula Colonelli

www.cdt.cl

29 septiembre 2010

“Eficiencia energética en edificaciones”

(2)

EFICIENCIA ENERGETICA

EN EDIFICACIONES

29 de septiembre 2010

Paula Colonelli P-C Directora

Décima Conferencia Tecnológica 2010

(3)

Certificación y Etiquetado Energético

Eficiencia Energética de una Edificación

La eficiencia energética de una edificación es la cantidad de energía necesaria para satisfacer las necesidades asociadas a un uso estándar manteniendo el nivel de confort. En general las necesidades energéticas asociadas a una edificación son las de calefacción, refrigeración iluminación y agua caliente sanitaria.

Una edificación podrá ser energéticamente más eficiente en la medida que requiera una menor cantidad de energía para satisfacer sus necesidades en relación a una referencia. Esto se puede lograr mejorando el estándar de acondicionamiento térmico de la envolvente; utilizando equipos eficientes de calefacción, iluminación y agua caliente sanitaria y/o incorporando el uso de energías renovables como sistemas solares para agua caliente sanitaria, entre otros.

(4)

Certificación y Calificación Energética

CALIFICACION ENERGETICA



Entrega un mayor valor agregado a la vivienda al establecer la calidad energética de ella.



El comprador potencial cuenta con mayor información de la vivienda a ser considerada en la decisión final, puesto que permite facilitar su elección en base a parámetros de consumo energético y rendimiento.



Transparentar el mercado, resaltando la ventaja competitiva de las viviendas eficientes



Promoción de Estándares de Eficiencia Energética mas altos que los obligatorios/Aumentar la concienciación de la “calidad energética“

Como

se

determina?

En general comparación entre los consumos de energía entre la edificación y una de referencia.

(5)

ANÁLISIS INTEGRAL DE LOS PROYECTOS

EFICIENCIA ENERGETICA

ARQUITECTURA CLIMATIZACIÓN

ILUMINACIÓN F. ENERGÉTICA

USO

energías renovables - recuperación de calor - análisis de tarifa eléctrica - autogeneración en punta - selección del tipo de combustible, entre

otras.

EVALUACION TECNICA Y ECONOMICA

Cuantificación de Beneficios/Recuperación de la Inversión



CALEFACCIÓN



REFRIGERACIÓN



VENTILACION



ILUMINACIÓN

ARTIFICIAL/NATURAL



AGUA CALIENTE

SANITARIA



OTROS



Condensación



Emisiones de CO2

Eficiencia Energética de una Edificación

(6)

Principales Asesorías

Asesorías y Optimización energética y Habitabilidad de Proyectos y Edificaciones. ( 300.000 m2_aprox).



Portal Calama



Vivienda sociales Llico



Colegio San Francisco Javier Puerto Montt



Edificio Viña del Mar - Asociación Chilena de Seguridad



Teatro del Lago – Frutillar



Centro Comercial Portal Ñuñoa - Cencosud



Agencia Constitución - Asociación Chilena de Seguridad



Edificios Marcel Duhaut



Edificio Gerencia Personal - Asociación Chilena de Seguridad



El Prado de Montemar - Inmobiliaria Absalón Espinosa



Edificio Orompello - Inmobiliaria Imagina



Edifico Irarrazabal - Inmobiliaria Delta



Edificio Macul - Inmobiliaria Delta



Edificio Palermo - Constructora Absalón Espinosa



Edificio Balmoral - Constructora Absalón Espinosa

(7)

La base del desarrollo de un proyecto energéticamente

eficiente es la simulación termodinámica del mismo, que

permite considerar todas las variables que influyen en el

desempeño energético.

 CLIMA  RADIACIÓN  TEMPERATURA  HUMEDAD RELATIVA  VIENTOS  NUBOSIDAD  SOMBREAMIENTOS EDIFICIOS VECINOS

DATOS HORARIOS - VARIABLES CLIMÁTICAS

Optimización Energética

 ORIENTACIÓN DEL EDIFICIO

 COMPACIDAD

 MATERIALIDAD Y VANOS DE LA ENVOLVENTE

 CONDICIONES DE USO

 PERSONAS  EQUIPOS  ILUMINACIÓN  VENTILACION  INFILTRACIONES  TEMPERATURAS  HORARIOS

(8)



Características climáticas de la zona de emplazamiento



Temperaturas externas



Radiación



Humedad relativa



Radiación Global/Difusa



Velocidad de viento



Nubosidad, etc.

Optimización Energética

Santiago

(9)

06:00

07:00

08:00

09:00

10:00

11:00

12:00

13:00

14:00

15:00

16:00

17:00

18:00

19:00

(10)

(11)

(12)

OPTIMIZACIÓN

EN ESTA ETAPA SE DETECTAN Y EVALUAN OPORTUNIDADES DE EFICIENCIA ENERGETICA EN FORMA ESPECIFICA PARA EL EDIFICIO ANALIZADO, CONSIDERANDO SUS CONDICIONES DE USO; TEMPERATURAS REQUERIDAS, HORARIO DE FUNCIONAMIENTO, CLIMA, ETC.

LO IDEAL ES REALIZARLO DURANTE LA ETAPA DE DISEÑO DEL EDIFICIO.



ENVOLVENTE DEL EDIFICIO



ORIENTACION



AISLACIÓN TÉRMICA



PUENTES TERMICOS



TAMAÑO Y UBICACIÓN DE VANOS Y VENTANAS



PROTECCIÓN SOLAR POR ORIENTACIÓN DE FACHADA



CAPTACIÓN ENERGÍA SOLAR PASIVA – CONTROL



VENTILACION PASIVA REFRIGERACION



INERCIA



INFILTRACION



AREA/VOLUMEN



ENERGÍAS RENOVABLES



BOMBAS DE CALOR



BOMBAS DE CALOR GEOTERMICAS



PANELES SOLARES



SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN



SELECCIÓN SISTEMA EFICIENTE



ESTRATEGIAS DE CONTROL



RECUPERACION DE ENERGIA



ILUMINACIÓN NATURAL – ILUMINACION ARTIFICIAL



TIPO DE LUMINARIAS



CONTROL



USO DE ILUMINACION NATURAL



FUENTES DE ENERGIAS

 SELECCIÓN DE TIPO DE ENERGIA

 SELECCIÓN DE TARIFA ELECTRICA

(13)

Espesor Materiales

U = 1.5 W/m

2

_K

cm

Eficiencia Energética en el Diseño

(14)

Eficiencia Energética en el Diseño

EJEMPLO

REQUERIMIENTOS ENERGÉTICOS

(15)

Eficiencia Energética en el Diseño

Control de Temperatura

EJEMPLO

REQUERIMIENTOS ENERGÉTICOS

Hormigón Sin Aislación

Vidrio Simple

20°C/17°C

158 KWh/m

2

_año

347 KWh/m

2

_año

120%

Hormigón Sin Aislación

Vidrio Simple

(16)

Eficiencia Energética en el Diseño

Materialidad

EJEMPLO

REQUERIMIENTOS ENERGÉTICOS

Hormigón Sin Aislación

Vidrio Simple

20°C/17°C

158 KWh/m

2

_año

135 KWh/m

2

_año

16 %

Hormigón

Aislación Interior

Vidrio Simple

(17)

EJEMPLO

REQUERIMIENTOS ENERGÉTICOS

Hormigón Sin Aislación

Vidrio Simple

20°C/17°C

158 KWh/m

2

_año

120 KWh/m

2

_año

24 %

Hormigón

Aislación Exterior

Vidrio Simple

20°C/17°C

Eficiencia Energética en el Diseño

(18)

EJEMPLO

REQUERIMIENTOS ENERGÉTICOS

Hormigón Sin Aislación

Vidrio Simple

20°C/17°C

158 KWh/m

2

_año

75 KWh/m

2

_año

53%

Hormigón

Aislación Exterior

Aislación Piso

Aislación Techo

Vidrio Simple

20°C/17°C

Eficiencia Energética en el Diseño

(19)

EJEMPLO

REQUERIMIENTOS ENERGÉTICOS

Hormigón Sin Aislación

Vidrio Simple

20°C/17°C

158 KWh/m

2

_año

59 KWh/m

2

_año

63%

Hormigón

Aislación Exterior

Aislación Piso

Aislación Techo

Termopanel

20°C/17°C

Eficiencia Energética en el Diseño

(20)

Eficiencia Energética en el Diseño

Materialidad

Infiltración

EJEMPLO

REQUERIMIENTOS ENERGÉTICOS

Hormigón Sin Aislación

Vidrio Simple

20°C/17°C

158 KWh/m

2

_año

43 KWh/m

2

_año

73%

Hormigón

Aislación Exterior

Aislación Piso

Aislación Techo

Termopanel

Reducción de Infiltración

(21)

MEDICIONES REALES REALIZADAS EN 2002

VIVIENDA NORTE REQUIERE APROX 52% MENOS DE ENERGIA QUE LA VIVIENDA SUR



permitir la entrada del sol en invierno



evitar sombras arrojadas por otros edificios



evitar el ingreso del sol en verano

N

Eficiencia Energética en el Diseño

(22)

Escala del Calificación

A menor relación superficie envolvente en contacto con el exterior menor requerimiento de energía en calefacción.

Departamentos : requieren para calefacción entre 60-80 kWh/m2_año

Casas Pareadas: requieren para calefacción 120 kWh/m2_año

Casas Aisladas : requieren para calefacción 140 kWh/m2_año

Adelqui Fissore - Paula Colonelli

Eficiencia Energética en el Diseño

Forma

Fuente: Certificación Energética de Viviendas MINVU

Fundación Chile U. De Concepción

(23)

2

do

_{Piso Losa Ventilada}

162 kWh/m

2

_heating

N

Eficiencia Energética en el Diseño

Ubicación

Ultimo Piso

120 kWh/m

2

_heating

Pisos Intermedios

94 kWh/m

2

_heating

(24)

DPTO INTERMEDIO

Norte

40 kWh/m

2

_heating

N

DPTO PISO VENTILADO

Sur/Oriente

162 kWh/m

2

_heating

Eficiencia Energética en el Diseño

(25)

Eficiencia Energética en el Diseño

Clima



En zona 1 la demanda de energía promedio para calefacción es un 70% menor a lo que requiere en zona 3.



En zona 2 un 20% menos que en zona 3



En zona 6, aumenta a un 38%

(26)

Eficiencia Energética en el Diseño

Acondicionamiento Térmico



La reglamentación térmica de techumbre redujo entre el 30-35% de la demanda de energía



La RT 2007 en zona 6 reduce un 20% de la energía y en zona 3 un 8%.

EL EFECTO DE LAS MEDIDAS DE EE DEPENDE DE LATIPOLOGIA;

ORIENTACION, CLIMA SISTEMA DE CALEFACCION ETC

(27)

(28)

Vidrio Simple – Termopanel – Low e



Termopanel ahorra

18%

energía



Low e Ahorra

29 % energía

Eficiencia Energética en el Diseño

ACONDICIONAMIENTO TERMICO

Termopanel vs Low e

En forma preliminar, realizando un cálculo muy simple y

considerando:

- Caldera a Petróleo Eficiencia 85% y a $61 kWh

- Bomba de Calor COP 4 y $150 kWh eléctrico,

Ahorro equivalente a:

-

Caldera : $2.491.729 año

(29)

U = 0.84 W/m

2

_K

U = 2.3 W/m

2

_K

Eficiencia Energética en Diseño

Centro Comercial

U = 0.84 D. Calefacción reduce 94% pero refrigeración aumenta un 9% U = 2.3 D. Calefacción reduce 78% refrigeración aumenta un 2%

(30)

Eficiencia Energética en Diseño

Eliminación de Lucarnas:

Reduce la demanda de energía entre 19-35% dependiendo del sol de techumbre.

Eliminación de Lucarnas y Reducción de Carga:

Reduce la demanda de energía entre 36-73% dependiendo del sol de techumbre

(31)

EJEMPLOS EDIFICIO DE OFICINAS

DISTINTAS OPCIONES DE ENVOLVENTE Y SUS REQUERIMIENTOS ENERGETICOS EN RELACION A UN CASO BASE

Eficiencia Energética en el Diseño

ACONDICIONAMIENTO TERMICO

37 cm Esp. Muro

27 cm Esp. Muro

23 cm Esp. Muro

(32)

Poniente,

Sin Protección ventanas

Ventanas cerradas

Santiago – Verano

A. Interior vs. A. exterior

Eficiencia Energética en el Diseño

(33)

EXTRACCIONES DE DISEÑO

40.000 m

3

_/h

OPTIMIZACIÓN

CAUDALES DE VENTILACION

EXTRACCIONES NECESARIAS

30.000 m

3

_/h

PERDIDA 10.000 m

3

_/h

(34)

DEMANDA DEL EDIFICIO

NO ES CONSUMO DE ENERGIA

FREE COOLING

MAYOR DEMANDA DE CONSUMO DESPUES DE LAS 19:00 HRS ENVOLVENTE TÉRMICA _ OPCIONES DE AISLACION Y DVH

Eficiencia Energética en el Diseño

Ejemplos

(35)

Calefacción Caldera

Eficiencia 0.85

$80/kWh Gas

Calefacción Geotérmica

COP 4

$118/kWh Electricidad

EJEMPLOS:

ANÁLISIS ECONÓMICO ENVOLVENTE TÉRMICA

Eficiencia Energética en el Diseño

(36)

MEDIDAS

INTERVENIR VENTILACIÓN DE COCINA Y BODEGA.

 PROGRAMACIÓN DE SISTEMA DE CONTROL VENTILACIÓN DE ACUERDO A CANTIDAD DE PERSONAS.

 ENFRIAMIENTO POR SOBREVENTILACIÓN EXTERIOR.

 AISLACIÓN DE MUROS

 VENTILACIÓN NOCTURNA EJEMPLO:

CONTROL SISTEMA CLIMATIZACIÓN

Ahorro 63%

Eficiencia Energética en el Diseño

(37)

EJEMPLOS

EQUIPOS DE CLIMATIZACIÓN SELECCIÓN TIPO D ENERGIA

Eficiencia Energética en el Diseño

(38)

Existen 4 enfoques para optimizar el uso de la energía en iluminación:

1) Tipo de luminarias

Evaluar si las luminarias y los ballast utilizados son los más eficientes para el tipo de aplicación.

2) Nivel de iluminación

Revisar si el nivel de iluminación es el adecuado para la zona que se desea iluminar (lux)

3) Sistema de control:

Revisar el sistema de control de las luminarias

4) Color se superficies

Eficiencia Energética en el Diseño

(39)

600 LUX PROMEDIO

Superficies

Suelo: Madera clara (52% reflexión) Muros: Marfil claro (82%)

Cielo: Yeso (78%)

Superficies

Suelo: Madera clara (52% reflexión)

Muros: Estándar (50%)

Cielo: Estándar (70%)

447 LUX PROMEDIO



RECOMENDADO _{300-500 LUX}

OPTIMIZACIÓN

MODIFICACIÓN NIVELES DE ILUMINACIÓN POR CAMBIO DE COLORES DE SUPERFICIES DE MUROS Y CIELO

(40)

• Análisis de Envolvente

• Iluminación

• Recuperación de calor de los

equipos de frío,

• Uso de energía solar para agua

caliente

• Uso de equipos de climatización

mas eficientes

• Uso de ventiladores mas

eficientes,

• Uso de freecooling

• Freecooling con torres de

enfriamiento

• Control de ventilación

• Control de climatización

• Optimización del consumo de

energía en las cámaras

(41)

Iluminación a nivel de Suelo

Haluro 250 W -Policarbonato T5 2x54W

Haluro 400 W – Policarbon. T8 2x58W

Haluro 250 W - Policarbonato T5 2x54w- Dimeable 70%

Caso Base Caso 8 Caso 9

Resultados Simulación Superficie 2: 1447 lux Superficie 3: 1324 lux Superficie 4: 1369 lux Plano útil = 1.4 m

Resultados Simulación Superficie 2: 970 lux Superficie 3: 1203 lux Superficie 4: 1274 lux

Plano útil = 1.4 m _{Plano útil = 1.4 m}

Medición

Superficie 2: 550 lux Superficie 3: 850/950 lux Superficie 4: 850/950 lux Plano útil = 1.4 m

Resultados Simulación Superficie 2: 808 lux Superficie 3: 881 lux Superficie 4: 930 lux

Eficiencia Energética en el Diseño

(42)

EJEMPLO: MALL



REDUCCIÓN DE UN 32% POTENCIA PROYECTADA



COSTO EQUIVALENTE A UN 19% INVERSIÓN



RECUPERACIÓN DE INVERSIÓN 6 MESES



CONTROL DE ILUMINACIÓN/LUZ NATURAL, REDUCCIÓN DE UN 33% ADICIONAL

ILUMINACIÓN NATURAL – ILUMINACIÓN ARTIFICIAL

AHORRO ESTIMADO EN 20 AÑOS

MUS$ 1.3

Eficiencia Energética en el Diseño

(43)

EJEMPLOS

PAYBACK SIMPLE: 1.3 AÑOS RECUPERACIÓN DE CALOR

(44)

MODIFICACION

PAYBACK SIMPLE: 0.9 AÑOS EJEMPLOS

RECUPERACIÓN DE CALOR

(45)

(46)

Caso 0

Vidrio Simple 3er Piso

Caso Base

Termopanel 3.1

47

62

(47)

Caso 0

Vidrio Simple 3er Piso

Caso 1

Termopanel Low e 1,9

47

62

50 40

(48)

Caso 0

Vidrio Simple 3er Piso

Caso 4

Termopanel 3.1

Albanileria 1,1m

47

62

46

42

(49)