sábado, 28 de agosto de 2010
Arquitectura bioclimática: protecciones solares
En contrapartida la entrada de los rayos solares produce un aumento de la temperatura en los espacios interiores del edificio y el consecuente aumento del uso de equipos de aire acondicionado y ventiladores, incrementando el consumo de energía eléctrica.
Un correcto diseño del edificio debe considerar como factores su emplazamiento, su clima y geografía. Estos factores permiten la adopción de estrategias bioclimáticas para conseguir un mayor confort termico y lumínico de manera natural.
Entre las múltiple estrategias de la arquitectura bioclimática para reducir la ganancia solar en verano se encuentra el empleo de protecciones solares tanto interiores como exteriores. La elección del tipos más adecuado de protección depende del emplazamiento del edificio y de la orientación de cada una de las fachadas.
Para la orientación Sur se recomienda el empleo de protecciones fijas o semifijas como pueden ser los aleros de techo, vuelos horizontales
Para las orientaciones Oeste y Noreste se recomienda el empleo de protecciones solares móviles con lamas verticales u horizontales móviles.
Para las orientaciones Este y Oeste se recomienda el empleo de protecciones solares móviles, resultando agradable en épocas frías o templadas la entrada de luz solar al amanecer o al atardecer.
En la siguiente tabla se muestran distintos tipos de protecciones solares y los ahorros energéticos que se pueden conseguir con cada una de ellas:
Para la orientación Sur se recomienda el empleo de protecciones fijas o semifijas como pueden ser los aleros de techo, vuelos horizontales
Para las orientaciones Oeste y Noreste se recomienda el empleo de protecciones solares móviles con lamas verticales u horizontales móviles.
Para las orientaciones Este y Oeste se recomienda el empleo de protecciones solares móviles, resultando agradable en épocas frías o templadas la entrada de luz solar al amanecer o al atardecer.
En la siguiente tabla se muestran distintos tipos de protecciones solares y los ahorros energéticos que se pueden conseguir con cada una de ellas:
| Protección solar | Ahorro energético | |||||
Persiana color oscuro | 25 % | |||||
Persiana color medio | 25-29 % | |||||
Persiana color claro | 29-44 % | |||||
Recubrimiento de plástico | 40-50 % | |||||
Vidrio oscuro (5 mm) | 40 % | |||||
Persiana más vidrio absorbente | 47 % | |||||
Árbol no muy tupido | 40-50 % | |||||
Árbol tupido | 75-80 % | |||||
Cortina color oscuro | 42 % | |||||
Cortina color medio | 53 % | |||||
Cortina color claro | 60 % | |||||
Plástico translúcido | 35 % | |||||
Toldo de lona | 85 % | |||||
Persiana blanca | 85-90 % | |||||
Celosía | 85-90 % | |||||
Vidrio polarizado | 48 % | |||||
jueves, 26 de agosto de 2010
Calderas para calefacción y ACS
Las calderas son elementos en los que se transfiere el calor procedente de la combustión de un fluido combustible a otro fluido caloportador encargado de la transferencia de energía térmica a la instalación.
Segun el tipo de combustible pueden ser:
- Calderas de combustibles sólidos: carbón, leña...
- Calderas de combustibles líquidos: gasoil
- Calderas de combustibles gaseosos: gas natural, butano, propano...
- Calderas de policombustible.
En cada caso debe analizarse el tipo de caldera a emplear según la aplicación y necesidades.
Uno de los parámetros fundamentales a la hora de seleccionar el tipo de caldera a emplear es su rendimiento útil, el cual se define como la relación en la potencia útil transmitida al fluido caloportador y la potencia térmica disponible obtenida de quemar el combustible en condiciones nominales de funcionamiento:
Rendimiento útil (%) = 100 * Pu/Pc
La potencia útil viene dada por la cantidad de calor en kW transmitido al fluido caloportador, viene dada por la siguiente expresión:
Pu=Q*(Ts-Te)*Ce*Pe
Donde:
Q: es el caudal del fluido caloportador en l/h.
Ts: es la temperatura del fluido caloportador a la salida de la caldera.
Te: es la temperatura del fluido caloportador a la entrada de la caldera.
Ce: es el calor específico del fluido caloportador.
Pe: es el peso específico del fluido caloportador.
La potencia térmica útil viene dada por el tipo de combustible que emplea la caldera y el consumo de la misma, de acuerdo a la siguiente expresión:
Pc=PCI*C
Donde:
PCI: es el poder calorífico inferior del combustible empleado.
C: es la cantidad de combustible consumido por la caldera.
En las calderas estándar este rendimiento útil nominal se ve reducido cuando funcionan a cargas parciales distintas de la potencia nominal de la misma. Esta bajada en el rendimiento se debe a que a pesar de verse reducida la potencia térmica transmitida al fluido caloportador las pérdidas a través de la envolvente permanecen constantes, debido a que se debe mantener la tempeatura interior de la caldera aun cuando no hay demanda.
Las calderas de baja temperatura consiguen mejorar el rendimiento a carga parcial de las calderas de gasóleo. Esta mejora se consigue debido a que su tecnología permite una adaptación de la temperatura de producción del agua según la demanda, sin necesidad de mantener una temperatura mínima en su interior. De esta manera se disminuye el número de arranque y paradas de los quemadores y se disminuye considerablemente el consumo de gasóleo.
Las calderas de condensación son las que presentan un mejor rendimiento. Su principal diferencia con los otros tipos de calderas reside en el aprovechamiento de la energía contenida en los gases productos de la combustión, en concreto utiliza la energía de condensación del vapor de agua. La temperatura de los gases de combustión en las calderas estándar es de unos 150 ºC, las calderas de condensación reducen esta temperatura hasta los 65 ºC por el aprovechamiento del calor latente contenido en los gases de combustión.
El rendimiento de las calderas de combustión puede ser superior al 100 % ya que, como hemos indicado con anterioridad, el rendimiento útil está referido al PCI (Poder Calorífico Inferior). El PCI se define como la energía total contenida en los productos de combustión de un combustible.
En el siguiente diagrama se compara la distribución de las pérdidas de energía en una caldera de baja temperatura y una caldera de condensación en relación al PCI.
A la hora de realizar una óptima elección desde el punto de vista de la eficiencia energética se deben considerar tanto el rendimiento útil como un correcto dimensionado de la potencia nominal de funcionamiento con el objeto de optimizar el rendimiento a cargas parciales mejorando así el rendimiento medio estacional.
En instalaciones centralizadas resulta también de vital importancia realizar una correcta programación del sistema de control de la instalación.
El IDAE (Instituto para la Diversificación y el Ahorro de Energía) proporciona una herramienta para el acceso a una base de datos con distintos tipos de calderas presentes en el mercado: http://www.idae.es/Calderas/Consulta.aspx
lunes, 9 de agosto de 2010
Fachadas vegetales
Una interesante alternativa para reducir la cantidad de CO2 emitido a la atmósfera por el uso de los edificios es la de emplear las denominadas fachadas vegetales o fachadas verdes.
El diseño de este tipo de fachadas integran el empleo de plantas a modo de una piel exterior de los edificios.
La vegetación tiene una serie de caacterísticas que permiten mejorar el comportamiento de los edificios y mejoran las condiciones ambientales a su alrededor debido a las siguientes razones:
Refrescan el ambiente a su alrededor, las plantas pierden agua hacia el medio mediante evapotranspiración empleando en este proceso el calor del aire del entorno, consiguiendo así refrescar y humidificar el ambiente.
Mejora en la calidad del aire, debido al efecto de la fotosíntesis absorbiendo CO2 y generando nuevo oxígeno.- Reducción de la contaminación por el efecto de la fijación de metales pesados como el plomo, el cadmio u otros cuyas partículas se encuentran en suspensión en el aire. Estas partículas se fijan al sustrato o suelo que mantiene esta vegetación siendo metabolizadas por los hongos y bacterias presentes.
- Ventilación natural, como consecuencia de la variación de temperaturas en su entorno que genera corrientes de aire naturales.
- Protección frente al viento.
- Proteción solar y aislamiento térmico, la vegetación obstruye, filtra y refleja la radiación solar.
En algunos casos resulta interesante el empleo de plantas de hoja caduca que garantizan protección frente a la radiación solar en verano permitiendo el paso de la radiación solar en invierno.
Existen diferentes tipologías de sistemas constructivos para las fachadas vegetales. Los más destacados son:
- Sistemas en base a paneles modulares, ya sean de aluminio, acero inoxidable u otros materiales, sirven de sustrato para la vegetación. Pueden incorporar sistemas de riego.
- Hormigón vegetal, los poros del hormigón sirven de sustrato a la vegetación. Se humedece con un sistema de tuberías y aspersores vistos.
- Sistemas a base de plantas trepadoras, en los que pueden emplearse enrejados para favorecer el crecimiento y fijación de las plantas.
En la actualidad existen diferentes proyectos de investigación que tienen como objetivo la obtención de modelos teóricos y la cuantificación de las mejoras proporcionadas por este tipo de fachadas.
Durante los próximos años veremos un creciente empleo de fachadas vegetales ya que constituyen una excelente alternativa para una arquitectura más ecológica y sostenible.
viernes, 6 de agosto de 2010
Aislamiento térmico: materiales reflectivos
La mayor parte de la demanda energética de los edificios proviene de la calefacción y refrigeración de los mismos. Esta demanda está condicionada por el aislamiento térmico de los cerramientos que constituyen su envolvente térmica.
Entre las múltiples tecnologías disponibles en el mercado para reducir la demanda energética en los edificios destaca el empleo de aislantes térmicos reflectivos.
El flujo de calor a través de los cerramientos de la envolvente térmica de los edificios se produce por métodos de transferencia de calor:
- Transmisión por conducción.
- Transmisión por convección.
- Transmisión por radiación.
Durante el invierno entre un 50-75% de las pérdidas de calor a través de las cubiertas y entre un 65-80% de las pérdidas por muros se deben a la radiación térmica. Mientras que en verano hasta un 93% de las ganancias de calor son debidas a la radiación térmica.
El empleo de materiales aislantes reflectivos en la construcción de edificios proviene de la experiencia acumulada en la industria aeroespacial.
La estructura de estos materiales combina el empleo de láminas delgadas de aluminio, con alta capacidad de reflexión de la radiación térmica, con una matriz de burbujas de polietileno.
Mediante el empleo de este tipo de materiales se puede reducir la demanda energética de climatización hasta en un 30%.
Presentan además las siguientes características:
- Buen aislamiento acústico.
- Fácil colocación.
- Impermeable al agua.
- Duración.
- Resistencia al fuego.
Cubiertas
Fachadas ventiladas
Fachadas
Suelos
Suelos radiantes
Cámaras de aire
jueves, 5 de agosto de 2010
Microcogeneración doméstica: turbinas de gas
Se entiende por cogeneración el proceso mediante el cual se obtiene simultáneamente energía eléctrica y energía térmica útil.
Su principal ventaja es la eficiencia energética ya que aprovecha tanto el calor como la energía mecánica o eléctrica de un único proceso.
Este proceso es ampliamente aplicado en procesos industriales y en grandes edificios en los que el calor excedente se aprovecha para la calefacción, refrigeración (máquinas de absorción) o para la producción de agua caliente sanitaria.
En la actualidad existe una tendencia incipiente a la utilización de la cogeneración por parte de los consumiores finales, es los que se conoce como microcogeneración.
Entre las principales ventajas de la microcogeneración destacan:
- La producción de la energía se realiza en el lugar donde se consumo evitando las pérdidas en el transporte.
- Independencia del suministro eléctrico externo.
- Independiente de los factores meteorológicos.
La microcogeneración emplea microturbinas de gas o pequeños motores de combustión para la generación de energí eléctrica, mientras que el calor residual se emplea para calefacción, refrigeración o para la producción de agua caliente sanitaria.
Existen microcogeneradores de reducido tamaño, similar al de cualquier electrodoméstico. en la siguiente figura se muestra la estructura interna de un micocogenerador con turbina de gas para la producción de energía eléctrica y un intercambiador de calor para la recuperación del calor de los gases de combustión.
La estrutura interna de la turbina es la que se muestra a continuación. Se produce una reacción de combustión del gas en el quemador de la turbina. Los gases generados se expansionan en la turbina produciendo el giro del eje del alternador generándose energía eléctrica.
Los gases una vez expansionados contienen una energía térmica residual que puede ser aprovechada para calentar agua que se puede emplear para distintos usos. Este calentamiento se realiza en un intercambiador de calor que es atravesado por los gases residuales y el agua a calentar.
En los próximos años veremos una creciente implantación de estos sistemas. Muchos fabricantes están desarrollando microcogeneradores que lanzarán al mercado durante el año 2011.
Estos sistemas están especialmente indicados para aplicaciones en las que se necesite un suministro continuo de agua caliente como pueden ser saunas, gimnasios, hoteles, piscinas...
En bloques de viviendas se recomienda su empleo en comunidades de más de 30 viviendas.
Fuente imágenes: Consumer Eroski Infografías http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2010/01/31/190411.php
lunes, 2 de agosto de 2010
Energía solar térmica: tipos de captadores
El aprovechamiento de la energía solar térmica o energía termosolar constituye una de las principales fuentes de energía renovable que emplen la energía procedente del sol.
Este tipo de tecnologías basan su funcionamiento en el calentamiento de un fluido térmico mediante captadores solares para su posterior aprovechamiento.
Entre las distintas aplicaciones de la energía solar térmica destacan:
- Producción de agua caliente sanitaria.
- Calefacción.
- Frío solar.
- Acondicionamiento del agua de piscinas.
Entre los tipos de captadores solares disponibles en el mercado se encuentran los siguientes:
- Captadores planos sin protección, formados por una caja en cuya base hay una plancha metálica de color negro. Estas planchas están unidas en su cara posterior a un serpertín por el que circula el fluido caloportador (generalmente agua con anticongelante). Estos captadores presentan bajo rendimiento y son adecuados para bajas temperaturas (hasta 80 ºC).
- Captadores planos con protección, idénticos a los planos si protección pero añaden un vidrio protector transparente en su parte superior. Este vidrio provoca una especie de efecto invernadero al no ser opaco a la radiación infrarroja que emite la plancha metálica de color negro. Mejoran el rendimiento de los captadores planos sin protección y son adecuados para bajas temperaturas (hasta 80 ºC).
- Panel de tubos de vacío, la superficie captadora está aislada del exterior por medio de un doble tubo de vidrio que crea una cámara de vacío. Presentan u rendimiento superior a los captadores planos y son adecuados para bajas temperaturas (hasta 80 ºC).
- Colectores parabólicos: poseen el mismo funcionamiento que los captadores planos con la diferencia de que la sección de la placa solar tiene forma de parábola concentrando toda la radiación solar hacia un tubo por el que circula el fluido a calentar. Presentan un elevado rendimiento y son adecuados para altas temperturas (a partir de 125 ºC).
El rendimiento de los captadores solares térmicos debe ser considerado a la hora de diseñar una instalación. Los fabricantes proporcionan coeficientes correspondientes a las curvas de rendimiento de los captadores, estas curvas son de la forma:
R=R0 - K (Tm-Ta)/I
Donde:
R es el rendimiento del captador.
R0 es el factor óptico o rendimiento máximo posible del captador.
K es el factor de pérdidas
Tm es la temperatura media del fluido en el colector (ºC)
Ta es la temperatura ambiente (ºC)
I es la radiación solar incidente en (W/m2)
Así cuanto mayor es la diferencia entre la temperatura media del fluido en el captador (Tm) y la temperatura ambiente (Ta) menor es el rendimiento al aumentar las pérdidas por aumentar la emisión de calor del captador al ambiente circundante.
A la hora de realizar un correcto diseño de una instalación solar térmica se debe calcular el rendimiento medio estacional a lo largo del año, el cual es función de:
- Localización geográfica.
- Orientación de los captadores.
- Inclinación de los captadores.
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