INFORME DE ESTUDIO DETERMINACIÓN DE LA EFICIENCIA DEL SISTEMA DE CALEFACCIÓN DE LA VIVIENDA TIPO A CONDOMINIO VISTA CORDILLERA, ETAPA 7

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1 INGENIERÍA INTEGRAL EN CONSTRUCCIÓN SUSTENTABLE - IICoS Pág. 1 de 23 INFORME DE ESTUDIO DETERMINACIÓN DE LA EFICIENCIA DEL SISTEMA DE CALEFACCIÓN DE LA VIVIENDA TIPO A CONDOMINIO VISTA CORDILLERA, ETAPA 7 INFORME Nº: FECHA: 19 DE JUNIO DE 2012 TERRA AUSTRALIS INV. INMOBILIARIA S. A.

2 Pág. 2 de Tipo Informe Informe de Estudio 2. Cuerpo del informe 23 hojas (incluye portada y anexos) 3. Título del proyecto Informe de estudio determinación de la eficiencia del sistema de calefacción de la vivienda tipo A condominio vista cordillera, etapa Autor(es) Jefe de Proyecto: Hernán Madrid C. Ingeniero de Proyecto: Felipe Opazo Q. 6. Nombre y dirección de la organización investigadora Av. Vicuña Mackenna Nº 4860, Casilla 306 Correo 22, comuna de Macul Santiago 4. Fecha del informe 11 de mayo de Contrato Propuesta Técnica y Económica de acuerdo a cotización DICTUC LRM Período de investigación 07 al 24 de octubre de Antecedentes de la Institución Mandante Nombre : Terra Australis Inv. Inmobiliaria S.A. Dirección : Av. Quilín 7100, Peñalolén, región Metropolitana. RUT : Teléfono : Fax : Contraparte técnica Ricardo Valderrama Profesional Oficina Técnica 10. Resumen Inmobiliaria Crillón (Terra Australis Inv. Inmobiliaria S.A.), solicitó la determinación de la Eficiencia del sistema de calefacción de la vivienda Tipo A, Etapa 7 del condominio Vista Cordillera, ubicado en la comuna de Peñalolén. El objetivo del informe es presentar una evaluación de la eficiencia del sistema de calefacción que se incluye en cada una de las viviendas. ING. HERNÁN MADRID C. Subgerente Unidad IICoS DICTUC HMC/hmc La información contenida en el presente informe constituye el resultado de un ensayo, lo que en ningún caso permite al solicitante afirmar que sus productos han sido certificados por DICTUC, ni reproducir total o parcialmente el logo o marca registrada de DICTUC, sin la autorización previa y por escrito de DICTUC.

3 Pág. 3 de 23 NORMAS GENERALES El presente informe presenta los resultados finales del estudio Determinación de la Eficiencia del Sistema de Calefacción de la Vivienda Tipo A Condominio Vista Cordillera, Etapa 7. desarrollado durante Mayo de El presente informe fue preparado por DICTUC a solicitud de Terra Australis Inv. Inmobiliaria S.A para uso a definir por éste, bajo su responsabilidad exclusiva. Los alcances de este estudio están definidos explícitamente en el capítulo III del presente informe. Las conclusiones de este informe se limitan a la información disponible para su ejecución. Para el desarrollo de este estudio DICTUC utilizó la información individualizada en los Antecedentes, punto IV del presente informe. Las metodologías utilizadas en el desarrollo del trabajo son propiedad intelectual de DICTUC y se basan en las mejores prácticas para estudio del tema, en el actual estado del arte. La información contenida en el presente informe no podrá ser reproducida total o parcialmente, para fines publicitarios, sin la autorización previa y por escrito de DICTUC mediante un Contrato de Uso de Marca. Terra Australis Inv. Inmobiliaria S.A podrá manifestar y dejar constancia verbal y escrita, frente a terceros, sean estos autoridades judiciales o extrajudiciales, que el trabajo fue preparado por DICTUC, y si decide entregar el conocimiento del presente informe de DICTUC, a cualquier tercero, deberá hacerlo en forma completa e íntegra, y no partes del mismo. El presente informe es propiedad de Terra Australis Inv. Inmobiliaria S.A, sin embargo, si DICTUC recibe la solicitud de una instancia judicial hará entrega de una copia de este documento al tribunal que lo requiera, previa comunicación por escrito a Terra Australis Inv. Inmobiliaria S.A

4 Pág. 4 de 23 CONTENIDO RESUMEN EJECUTIVO... 5 I. GLOSARIO... 6 II. OBJETIVO... 7 III. ALCANCE... 7 IV. ANTECEDENTES... 7 V. CARACTERIZACIÓN DE LA VIVIENDA Muros de la envolvente Ventanas Techumbre VI. CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA DE CALEFACCIÓN VII. PROCEDIMIENTO VIII. RESULTADOS Sistema de calefacción Iluminación Agua caliente sanitaria Comparación de resultados Consumo estimado calefacción Consumo estimado energía primaria ANEXO

5 Pág. 5 de 23 RESUMEN EJECUTIVO El presente informe detalla los resultados finales del estudio de determinación del uso de energía para calefacción y la estimación del uso de energía primaria de la Vivienda Tipo A de la séptima etapa del Condominio Vista Cordillera. Para poder realizar la estimación del consumo de energía del sistema de calefacción, se construyó un modelo computacional con el software de diseño energi-térmico DesingBuilder, cuyo motor de cálculo es EnergyPlus, que permitiera incorporar los parámetros del sistema de calefacción que contempla la vivienda, para determinar los consumos estimados de combustible (gas natural) y energía eléctrica de la bomba de expansión. Se estimó que el consumo de energía para calefacción que presenta la vivienda considerando la orientación principal Norte corresponde a 50,0 kwh/m2 año. El consumo de energía primara estimado (que incluye calefacción, iluminación y agua caliente sanitaria) corresponde a 91 kwh/m2 año. Por último se realizaron dos tipos de comparación de resultados: 1. Estimación de consumo de energía para calefacción de la misma vivienda en dos condiciones diferentes de temperaturas de uso, obteniéndose un aumento de 2,8 veces al cambiar de 18ºC (día) y 16 ºC (noche) a 20ºC durante todo el día. 2. Comparación del uso de energía primaria de la vivienda con la estadística de MINVU para Chile, obteniéndose que la vivienda considerada representa un 47% del promedio de viviendas en Chile.

6 Pág. 6 de 23 I. GLOSARIO Cargas térmicas: Las cargas de calefacción y enfriamiento son la energía que debe ser introducida o removida de un espacio para una temperatura establecida, causadas por las características de la arquitectura y diseño de la envolvente (muros, ventanas, pisos, techumbre, etc.). Las cargas térmicas NO SON equivalentes de la energía requerida para calefaccionar y enfriar una vivienda ya que no incluyen la eficiencia de los equipamientos de climatización ni los tipos de combustible usados. Consumo de energía: Es la energía que se debe suministrar al equipo de calefacción (estufa, sistemas de radiadores, entre otros) y/o enfriamiento (aire acondicionado) para obtener el rango de confort interior. Corresponde a la energía de las Cargas Térmicas ponderado por el Coeficiente de desempeño CoP del sistema de calefacción y/o enfriamiento particular que se utilice. Carga térmica de calefacción: Corresponde a la carga térmica necesaria para mantener la temperatura mínima del nivel de confort definido. En este caso, según la norma NZS 4218:2009, es de 18 C de 7:00 a 23:00 y de 16 pc de 23:01 a 6:59. Carga térmica de enfriamiento: Corresponde a la carga térmica necesaria para mantener la temperatura máxima del nivel de confort definido. En este caso, según la norma NZS 4218:2009, es de 25 C. Clima año tipo: Las características de los parámetros climáticos usados para la simulación se obtienen de la estadística climática de los últimos 30 años, por lo que es posible que no refleje los valores puntuales de un año en particular. Los datos climáticos utilizados para la simulación computacional corresponden a la información de la estación meteorológica del Aeropuerto de Santiago ubicado en la comuna de Pudahuel.

7 Pág. 7 de 23 II. OBJETIVO El objetivo de este estudio es determinar la eficiencia del sistema de calefacción que se encuentra instalado en la vivienda considerada en el estudio Determinación de las cargas térmicas y periodos de sobrecalentamiento Vivienda tipo A, Condominio Vista Cordillera 7 según informe DICTUC Nº del 19 de enero de III. ALCANCE El alcance de este informe corresponde a las condiciones de arquitectura, materialidad, espesores de componentes, propiedades de los materiales especificados, tipo de sistema de calefacción, caldera, radiadores entregados por Terra Australis Inv. Inmobiliaría S.A. El estudio es válido para la casa tipo A, de la séptima etapa del condominio Vista Cordillera. Las condiciones de temperaturas de confort interior, características de ocupación y equipos tipo corresponden a las estándar para viviendas definidas en la norma NZS 4218:2009 Thermal Insulation Housing and Small Buildings 1 IV. ANTECEDENTES Para el presente análisis el solicitante proporcionó los siguientes documentos: 1. Archivo digital en formato.dwg de planos de planta y detalles de la composición de los muros de la envolvente. 2. Especificaciones Técnicas del proyecto. 3. Especificaciones del sistema de calefacción y sus componentes principales. 4. Catalogo equipos ANWO (Anexo A) 1 NZS 4218:2009 Aislación térmica Casas y edificios pequeños.

8 Pág. 8 de 23 V. CARACTERIZACIÓN DE LA VIVIENDA De acuerdo a la información entregada, la vivienda consta de 140 m 2 en dos niveles. Presenta 4 tipos diferentes de muros de la envolvente, identificados de A a D en las Figuras 01 y 02, y 2 tipos de ventanas, que se identifican de 1 a 2. A continuación se presentan las plantas de la vivienda en las Figuras 01 y 02. Figura 01. Planta primer nivel. Figura 02. Planta segundo nivel.

9 Pág. 9 de Muros de la envolvente A continuación, en las Figuras 03 a 06, se presentan las configuraciones de los muros de la envolvente. eje eje B D C A B B A Figura 03. Muro tipo A. Figura 04. Muro tipo B. eje B B E Figura 05. Muro tipo C. Figura 06. Muro tipo D.

10 Pág. 10 de 23 La materialidad de las soluciones constructivas expuestas en las Figuras 03 a 06 corresponde a: A. Muro de albañilería de ladrillos de 280x140x113 mm B. Estuco de mortero de cemento, 40 mm. C. Poliestireno expandido, 20 mm. D. Placa de yeso-cartón, 10 mm. E. Muro de hormigón armado, 150 mm. F. Volcanita, 15 mm. G. Placa Aislaforte, 10 mm. H. Aislante Lana de vidrio, 50 mm 2. Ventanas La vivienda presenta 2 tipos de ventanas, de acuerdo a lo mostrado en las Figuras 01 y 02. Las principales características corresponde a: 1. Doble vidrio hermético (termopanel), marco de PVC. 2. Vidrio simple, marco de aluminio. 3. Techumbre La vivienda presenta 1 tipo de techumbre, con dos inclinaciones distintas de un 5% y 1%. En la Figura 07 se presenta la planta de techumbre del segundo nivel, identificado como tipo A. En la Figuras 08 se presenta el detalle de la techumbre. Figura 07. Planta techumbre segundo nivel

11 Pág. 11 de 23 Figura 08. Detalle techumbre segundo nivel. La materialidad de las soluciones constructivas expuestas en la Figura 08 corresponde a: A. Aislante lana de vidrio, 100 mm. B. Cubierta de techo en placa de zinc-alum emballetado. C. Losa Hormigón 120 mm.

12 Pág. 12 de 23 VI. CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA DE CALEFACCIÓN. Según los planos de la vivienda entregados por el mandante, se definen los equipos del sistema de calefacción. El sistema se basa en la incorporación de una caldera de gas natural que distribuye agua caliente a los radiadores ubicados en cada recinto condicionado. Las características de los radiadores y la caldera se presentan en las Tablas 1 y 2 respectivamente. 1 er Piso 2 Piso Tabla 1. Características de los radiadores. Tipo de radiador Zona Largo Altura Modelo Marca Watt Kcal/H Capacidad (m) (m) (Lt) Estar- cocina-comedor EK 500/1500 ANWO 1,5 0, ,2 Estar-cocina-comedor EK 500/1500 ANWO 1,5 0, ,2 Escritorio DK 500/500 ANWO 0,5 0, ,8 Dormitorio 1 EK 500/1500 ANWO 1,5 0, ,2 Estar DK 500/800 ANWO 0,8 0, ,7 Dormitorio 2 DK 500/500 ANWO 0,5 0, ,8 Dormitorio 3 DK 500/500 ANWO 0,5 0, ,8 Tabla 2. Características de la caldera. TIPO DE CALDERA Mainfour 24 Potencia térmica Nominal: (kcal/hr) Reducida: (kcal/hr) Capacidad térmica Nominal: 26.3 kw Reducida: 10.6 kw Caudal mínimo de agua caliente sanitaria 2,0 (lts/min) Caudal agua caliente a Τ 25º C 13,7 (lts/min) Rango temperatura circuito calefacción 30/76 C Rango temperatura agua sanitaria 35/55 C Frecuencia de alimentación eléctrica 50 Hz Potencia de alimentación nominal 80 W Peso 29 Kg Altura: 730 mm. Dimensiones Ancho: 400 mm. Profundidad: 299 mm.

13 Pág. 13 de 23 A continuación en las figuras 9 y 10 se muestra en color rojo la ubicación de los radiadores dentro de la vivienda tipo A, del Condominio Vista Cordillera etapa 7. Figura 9. Distribución radiadores planta primer nivel. Figura 10. Distribución radiadores planta segundo nivel.

14 Pág. 14 de 23 VII. PROCEDIMIENTO El procedimiento se basa en construir un modelo computacional de la vivienda considerada en el software de modelamiento energi-térmico DesignBuilder, incluyendo el sistema de calefacción. En la Figura 11 se presenta la imagen del modelo computacional de la vivienda tipo A del condominio Vista Cordillera, etapa 7 y en la figura 12 se muestra la imagen real de la misma. Figura 11. Modelo vivienda DesignBuilder. Perspectiva de vista frontal. Figura 12. Vista real, perspectiva frontal acceso casa. De acuerdo a las plantas de la casa (Figuras 01 y 02), los espacios acondicionados corresponden a 106,5 m 2 (total vivienda 140 m 2 ), y conciernen a los siguientes recintos: Primer Piso - Estar + Cocina + Comedor. - Escritorio. - Dormitorio 1. Segundo Piso - Dormitorio 2. - Dormitorio 3. - Estar.

15 Pág. 15 de 23 El diagrama de flujo del modelo que se construyó en el software DesignBuilder para representar el sistema de calefacción real en la vivienda, se muestra a continuación en la Figura 13. Figura 13. Sistema de calefacción Para realizar una comparación, con las estadísticas de las viviendas en Chile, es necesario considerar además de la energía para calefacción la iluminación y el agua caliente sanitaria, debido a que la información estadística disponible en el MINVU incorpora estos tres factores en el consumo de energía primaria de viviendas.

16 Pág. 16 de 23 VIII. RESULTADOS Luego de la simulación, es posible obtener los valores de las Cargas Térmicas y los consumos estimados del sistema de calefacción, que incorpora el consumo de combustible y de energía eléctrica para la operación de la bomba. Los cálculos son realizados por el programa para el clima de un año típico en la ciudad de Santiago. 1. Sistema de calefacción Los resultados obtenidos corresponden a la estimación del consumo de combustible de la caldera y el consumo de energía eléctrica de la bomba de expansión. En la Tabla 4 se presenta esta información. Tabla 4. Resultados obtenidos a partir de las construcción del sistema de calefacción. Consumo eléctrico de la bomba de expansión. Consumo de combustible del sistema (gas). 141 (kwh año) (kwh año) Es importante considerar que para efectos de modelación se desprecian las pérdidas de calor en el trayecto por las cañerías, debido a que para sistemas de baja longitud su efecto no es significativo. 2. Iluminación. Considerando los valores para iluminación establecidos en ASHRAE 90.1, en los que indica 17 W/m 2 para habitaciones comunes y 11 W/m 2 para dormitorios y utilizando las condiciones de uso de la vivienda consistente con la simulación computacional para estimación de consumo de calefacción, es posible estimar el consumo de iluminación. En la Tabla 3 se presentan el resultado. Tabla 3. Resultados obtenidos a partir de las cargas térmicas. Carga habitaciones comunes Cargas dormitorios Cargas por iluminación 17 W/m 2 11 W/m (kwh año)

17 Pág. 17 de Agua caliente sanitaria. Para estimar el consumo de energía para agua caliente sanitaria se utilizó la información disponible en el proyecto del Sistema de certificación energética de viviendas del MINVU, en el cual se establece un consumo promedio por persona de agua caliente sanitaria que corresponde a 41 l/día. El agua caliente sanitaria (ACS) se obtiene utilizando los mismos equipos que para el sistema de calefacción, y considerando una familia promedio de 4 habitantes, por medio de la herramienta de simulación computacional se obtiene el consumo estimado de energía para agua caliente sanitaria, en la Tabla 5 se presentan estos resultados. Consumo l/día x persona Cantidad personas Tabla 5. Consumo estimado ACS Demanda estimada ACS kwh/m 2 año Consumo estimado ACS kwh/m 2 año ,4 20,0 4. Comparación de resultados 4.1. Consumo estimado calefacción. Para evaluar la variación de consumo que se produce al modificar el set point de temperatura en los controladores la interior de la vivienda, se realizó una la simulación computacional adicional considerando 20 ºC fijos durante todo el día. En la figura 14 se muestran los resultados considerando las siguientes condiciones para la temperatura de uso: - 18 C de 19:00 hrs a 11:00 hrs y 16 C de 11:01 hrs a 18:59 hrs. (condición norma NZS 4218) - 20 C todo el día

18 Pág. 18 de 23 kwh/m2 año 400,0 Comparación consumo estimado de calefacción. 350,0 300,0 250,0 200,0 150, ,0 50,0 50 0,0 Setpoint C Setpoint 20 C Figura 14. Consumo de calefacción estimado 4.2. Consumo estimado energía primaria. La estadística de consumo estimado de energía de la vivienda a nivel nacional considera el uso de energía primaria para: - Calefacción - Iluminación - Agua caliente sanitaria (ACS) De acuerdo a los puntos 1 a 3 es posible obtener una estimación de consumo anual de energía para el funcionamiento de la vivienda, en la tabla 6 se muestra un resumen de esta información. Consumo estimado calefacción kwh/m 2 año Tabla 6. Resumen consumos estimados energía. Consumo estimado iluminación kwh/m 2 año Consumo estimado ACS kwh/m 2 año Consumo estimado total kwh/m 2 año 50,0 21,2 20,0 91,2 A continuación en la figura 15 se presenta una estimación de los consumos de energía primaria de la vivienda analizada, en comparación al consumo promedio y máximo de la mayoria de las viviendas en Chile.

19 Pág. 19 de 23 Comparación consumo estimado de energía. kwh/m 2 año 400,0 350, ,0 250,0 200, ,0 100, ,0 0,0 Vivienda Crillon (18-16 C) Consumo promedio Consumo Máximo Chile Figura 15. Comparación consumo estimado de energía La información obtenida para la determinación de los consumos promedio y máximo estimado de energía de una vivienda fue obtenida mediante información estadística disponible en el MINVU, a través del Sistema de calificación energética de viviendas.

20 Pág. 20 de 23 IX. CONCLUSIONES - A partir de la simulación computacional es posible determinar la eficiencia global del sistema de calefacción, que en este caso corresponde a un coeficiente de 0,73. - Al considerar el sistema real de calefacción de la vivienda y las temperaturas de uso establecidas en NZS 4218, que aproximan bastante bien la realidad de viviendas en Chile, se se puede determinar un consumo de energía para calefacción de 50,0 kwh/m 2 año. - Respecto al consumo de energía para iluminación, utilizando los valores establecidos en ASHRAE 90.2 para viviendas, se puede establecer un consumo estimado de 21,2 kwh/m 2 año - En relación al consumo de agua caliente sanitaria de la vivienda, considerando los valores establecidos en el sistema de certificación de viviendas del MINVU, que corresponde a 41 l/día, y utilizando una ocupación 4 personas, se determina que el consumo para ACS es 20,0 kwh/m 2 año. - Al evaluar la variación de la temperatura en el uso de energía para calefacción (considerando las dos condiciones de 18 ºC día y 16 ºC noche, y 20 ºC fijos), es posible apreciar un fuerte impacto en el consumo, pasando de 50 a 142 kwh /m 2 año, lo que representa una diferencia de 2,8 veces. - Finalmente, al comparar el consumos de energía primaria estimado para la vivienda analizada (91 kwh /m 2 año), respecto al promedio de las viviendas en Chile (192 kwh /m 2 año, según información del MINVU), se puede establecer que el nivel de consumo de energía de la vivienda tipo A del condominio Vista Cordillera Etapa 7, representa un 47% del promedio de viviendas en Chile.

21 Pág. 21 de 23 ANEXO Características del sistema de calefacción

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