Sistemas eficientes de calefacción para viviendas de Turismo Rural

Transcripción

1 Sistemas eficientes de calefacción para viviendas de Turismo Rural Jornadas abulenses de energías renovables Alejandro Morell Fernández Alejandro Morell Fernández Creara Consultores S.L.

2 ÍNDICE ÍNDICE Demanda energética en calefacción Necesidades específicas de calefacción en casas rurales Sistemas de generación de calor Posibilidades de ahorro energético Mejora del aislamiento i térmico Sistemas de control Mejora del rendimiento Energías renovables Concienciación del usuario 2

3 DEMANDA DE CALEFACCIÓN ÍNDICE La necesidad energética en calefacción se produce por unas demandas energéticas que a su vez son consecuencias de unas pérdidas de calor Pérdida de calor por conducción. A través de las paredes, ventanas, suelo y cubierta Pérdida de calor por infiltración. A través de las rendijas de puertas y ventanas A su vez, se dan, incluso en invierno, diversas ganancias térmicas que reducen la demanda en calefacción Ganancia energética por radiación Ganancia energética por ocupación Ganancia energética por iluminación y equipos 3

4 DEMANDA DE CALEFACCIÓN INVIERNO Q necesario Q radiación Q ocupación Q equipos Q iluminación Q conducción Q infiltración Lademandadecalefacción es: Q necesario = Q conducción + Q infiltración (Q radiación + Q ocupación + Q equipos + Q iluminación ) 4

5 DEMANDA DE CALEFACCIÓN Distribución típica de la demanda de calefacción Q conducción Q infiltración 5

6 DEMANDA DE CALEFACCIÓN ÍNDICE Las pérdidas por conducción son directamente proporcionales a la diferencia entre la temperatura t interior i y la exterior Pérdidas (conducción) = G x (T i T e ) En cuanto a la infiltración, la relación entre la diferencia de temperaturas y las pérdidas también es directa Δ (T i T e ) Δ Pérdidas (infiltración) De estas ecuaciones se obtienen tres importantes conclusiones El incremento de la temperatura interior va a suponer un aumento del consumo energético (temperatura recomendada: 21 ºC en invierno) Las viviendas situadas en climas fríos tienen un consumo mayor en calefacción Las medidas de ahorro en calefacción van a ser más rentables en climas fríos 6

7 DEMANDA DE CALEFACCIÓN Temperatura media en los meses de invierno 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 Tª (ºC) 4,0 2,0 0,0 Guadalajara Ávila León Burgos Soria Teruel Salamanca Segovia Valladolid Cuenca Zamora Vitoria Pamplona Huesca Albacete Lugo Logroño Lleida Madrid Ciudad Real Girona Toledo Zaragoza Granada Santiago San Sebastián Ourense Cáceres Vigo Bilbao Jaén Santander Barcelon a Gijó n Badajoz Coruña Córdoba Murcia Castellón de la Cádiz Huelva Alicante Mallorca Valencia Sevilla Málaga Almería 7

8 ÍNDICE ÍNDICE Demanda energética en calefacción Necesidades específicas de calefacción en casas rurales Sistemas de generación de calor Posibilidades de ahorro energético Mejora del aislamiento i térmico Sistemas de control Mejora del rendimiento Cambio de combustible Concienciación del usuario 8

9 NECESIDADES ESPECÍFICAS Las principales barreras que presentan las viviendas de turismo rural en cuanto a la implantación de medidas de ahorro energético son: 1. Generalmente una vivienda de turismo rural se usa sólo parcialmente El consumo energético es menor que en una vivienda de las mismas características que se utilice como vivienda habitual Las medidas de ahorro van a ser menos rentables que en una vivienda habitual 2. Los usuarios de una vivienda de turismo rural no pagan el consumo energético Los usuarios generalmente no van a estar preocupados por el ahorro Se va a tratar de concienciar a los usuarios, pero habrá que tener en cuenta este detalle 3. Las viviendas de turismo rural no pueden hacer cambios que supongan un gran impacto visual o alteración de algunos elementos 9

10 ÍNDICE Demanda energética en calefacción Necesidades específicas de calefacción en casas rurales Sistemas de generación de calor Posibilidades de ahorro energético Mejora del aislamiento i térmico Sistemas de control Mejora del rendimiento Energías renovables Concienciación del usuario 10

11 SISTEMAS DE GENERACIÓN CALDERAS En los sistemas de calefacción, la caldera es el artefacto en el que se calienta agua, por medio de un combustible, que luego se distribuirá por los emisores mediante una red de tuberías Básicamente, una caldera consta de un hogar, donde se produce la combustión y un intercambiador de calor, donde el agua se calienta. Además tiene que tener un sistema de evacuar los gases procedentes de la combustión El agua puede calentarse a diferentes temperaturas. En las calderas normales no se suelen sobrepasar los 90ºC, por debajo del punto de ebullición del agua a presión atmosférica 11 11

12 SISTEMAS DE GENERACIÓN CALEFACTORES ELÉCTRICOS POR EFECTO JOULE Un calefactor eléctrico que funcione mediante efecto Joule es un sistema donde se obtiene calor mediante conversión directa de energía eléctrica Las principales ventajas de estos sistemas respecto de las calderas son: Limpieza Duración Ausencia de gases Posibilidad d de utilizar acumuladores con tarifa nocturna Los inconvenientes de estos sistemas son La electricidad es más cara que los combustibles Estos sistemas no mantienen el calor Existe la posibilidad de acumular energía y aprovechar así las horas en las que la electricidad es más barata También hay sistemas en los que se calienta un líquido que almacena el calor para que éste se pueda mantener 12 12

13 SISTEMAS DE GENERACIÓN BOMBAS DE CALOR Una bomba de calor es una máquina que permite transferir calor de un foco frío a un foco caliente Para lograr esta acción es necesario un aporte de energía, dado que por la segunda ley de la termodinámica, el calor se dirige de manera espontánea de un foco caliente a otro frío, y no al revés, hasta que sus temperaturas se igualan Se utilizan diversos fenómenos físicos para crear bombas térmicas, siendo el más común la compresión de gas La cantidad de calor que se puede bombear depende de la diferencia de temperatura entre los focos frío y caliente. Cuanto mayor sea ésta diferencia, menor será el rendimiento de la máquina Las bombas térmicas tienen un rendimiento, denominado COP mayor que la unidad 13 13

14 SISTEMAS DE GENERACIÓN RECOMENDACIONES Tipo de sistemas de generación de calor Ventajas Inconvenientes Cuándo se recomiendan? Sistemas eléctricos (efecto Joule) Barato Sencillo de instalar Limpio Muy ineficiente No acumula el calor Combustible caro Sólo para lugares donde no haya una previa instalación de tuberías, el clima sea suave y tengan muy poco uso Eficiente Bomba de calor Limpio po No acumula el calor Poco eficiente en climas extremos Heladas Combustible caro En climas suaves es el sistema más eficiente i Caldera Combustible barato Instalación compleja Emisión de gases in situ En climas fríos es la mejor opción 14 14

15 ÍNDICE Demanda energética en calefacción Necesidades específicas de calefacción en casas rurales Sistemas de generación de calor Posibilidades de ahorro energético Mejora del aislamiento i térmico Sistemas de control Mejora del rendimiento Energías renovables Concienciación del usuario 15

16 AUMENTAR AISLAMIENTO Reducir pérdidas por conducción Mejorar el aislamiento térmico de las fachadas, azotea, suelo Doble acristalamiento en las ventanas Q conducción es muy importante Q conducción = k x (Te - Ti) (Te - Ti) es generalmente grande en calefacción 16

17 AUMENTAR AISLAMIENTO 17

18 AUMENTAR AISLAMIENTO Reducir pérdidas por infiltración Mejorar cerramientos. Evitar infiltraciones de aire Burletes en puertas y ventanas Cortina de aire y puertas giratorias Q infiltración puede ser importante Q infiltración = k x (he hi) h crece con la temperatura (Te - Ti) es grande en calefacción 18

19 AUMENTAR AISLAMIENTO 19

20 ÍNDICE Demanda energética en calefacción Necesidades específicas de calefacción en casas rurales Sistemas de generación de calor Posibilidades de ahorro energético Mejora del aislamiento i térmico Sistemas de control Mejora del rendimiento Energías renovables Concienciación del usuario 20

21 SISTEMAS DE CONTROL Instalar o mejorar sistemas de control Instalar válvulas termostáticas en los radiadores Domótica Termostatos En todas las instalaciones se producen ineficiencias que aumentan el consumo El objetivo de los sistemas de control es reducir estas ineficiencias y adaptar el consumo energético a las necesidades reales El ahorro asociado a este sistema no es despreciable y es importante tenerlo en cuenta 21

22 TERMOSTATO La mayoría de los sistemas de calefacción cuentan con un control mediante termostato El termostato corta la calefacción cuando en la vivienda se alcanza la temperatura deseada Es importante que el termostato funcione correctamente y que esté en una estancia de uso prolongado (salón) Se debe recordar que mantener la temperatura interior correcta supone una disminución del consumo energético Pérdidas = G x (T i T e ) Es más interesante poder controlar de manera individualizada cada una de las estancias 22

23 VÁLVULAS TERMOSTÁTICAS Las válvulas termostáticas sustituyen a las válvulas comunes de los radiadores Estas válvulas cierran el radiador si en la estancia en que está se alcanza la temperatura deseada De esta forma cada radiador está controlado independientemente y se cierra si en un momento dado no es necesario En una vivienda no todas las estancias tienen en un momento dado la misma necesidad de calor Las válvulas termostáticas permiten gestionar de manera independiente cada radiador en función de las necesidades y condiciones exteriores 23

24 DOMÓTICA Se entiende por domótica al conjunto de sistemas capaces de automatizar una vivienda, aportando servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y comunicación Ahorro energético. En muchos casos no es necesario sustituir los aparatos o sistemas del hogar por otros que consuman menos sino una Gestión Eficiente de los mismos En cuanto a la climatización las medidas más interesantes son la programación de temperatura, tiempos y la zonificación 24

25 ÍNDICE Demanda energética en calefacción Necesidades específicas de calefacción en casas rurales Sistemas de generación de calor Posibilidades de ahorro energético Mejora del aislamiento i térmico Sistemas de control Mejora del rendimiento Energías renovables Concienciación del usuario 25

26 RENDIMIENTO Sustitución de la caldera (equipo) por otra más eficiente Mejorar la distribución ib ió del calor Mejorar aislamiento de las conducciones Aumentar η sistema Cambio de caldera Cambio de combustible Suelo radiante (radiadores de baja temperatura 26

27 RENDIMIENTO Aumento del rendimiento de la caldera Consumo = Demanda / Rendimiento del sistema Mejora de la caldera / Cambio de caldera / Cambio de combustible Cómo medimos el rendimiento de una caldera? Toma de datos con equipos Lectura del dato en las revisiones 27

28 RENDIMIENTO Sustitución de la caldera por otra con un rendimiento i mayor. Ejemplo Coste anual [Eu] Rendimiento inicial Rendimiento nuevo Ahorro energético Ahorro económico Inversión (caldera) Amortización [%] [%] [%] [Eu] [Eu] [años] ,8 28

29 CALDERAS EFICIENTES Tipos de calderas Descripción Ahorro energético respecto a una caldera convencional Caldera de baja temperatura Estas calderas pueden funcionar continuamente con una temperatura del agua de alimentación de entre 35 y 40ºC Estas calderas ofrecen la posibilidad de adaptar la temperatura de funcionamiento en función de las necesidades reales 15% Caldera de condensación Es una caldera de baja temperatura t que está diseñada d para condensar permanentemente una parte importante del vapor de agua contenido en los gases procedentes de la combustión Al descender la temperatura por debajo del punto de Rocío del agua, ésta condensa desprendiendo calor al cambiar de fase 25% 29 29

30 Cambio de combustible Va a suponer un ahorro económico pero no necesariamente energético Puede suponer un ahorro energético si el cambio de combustible supone un aumento del rendimeinto Generalmente supone también una disminucilon de las emisiones de CO 2 Aumentar η sistema Cambio a gas natural 30

31 RENDIMIENTO Sustitución de la caldera por otra con un rendimiento mayor + Cambio de combustible. Ejemplo Coste anual inicial [Eu] Rendimiento i inicial i i [%] 80 Combustible inicial [ ] Gasóleo Combustible final [ ] Gas natural Coste unitario gasóleo [Eu / kwh] 0,066 Ahorro económico [Eu] Inversión (caldera) [Eu] Amortización [años] 1,9 Coste unitario gas natural [Eu / kwh] 0,045 Rendimiento nuevo [Eu] 92 Ahorro energético [Eu] 13 31

32 SUELO RADIANTE Es un sistema de calefacción en el que el calor se emite a través de la superficie del suelo El calor se conduce desde la caldera mediante una red de tuberías empotradas bajo el pavimento Las principales ventajas de este sistema son: Menor temperatura (calderas más eficiente) Menos pérdidas Aumento del confort 32

33 RECOMENDACIONES Medida de ahorro Ahorro Coste equipos Coste instalación Recomendación Aumentar aislamiento (paredes, techo) Doble acristalamiento Medio Alto Muy alto Medio / Alto ~ 70 Eu /m 2 Medio Sólo a la hora de hacer grandes reformas Recomendable en climas fríos Eliminar infiltraciones Bajo Bajo Bajo Siempre Termostato Bajo Bajo Bajo Siempre Válvulas termostáticas Medio ~ 40 Eu /unidad Medio Sustitución de caldera / combustible Alto ~ Eu Medio Suelo radiante Medio Muy alto Muy alto Recomendable en climas fríos Sí, cuando la caldera es antigua o hay acceso al gas natural Sólo a la hora de hacer grandes reformas 33

34 ÍNDICE Demanda energética en calefacción Necesidades específicas de calefacción en casas rurales Sistemas de generación de calor Posibilidades de ahorro energético Mejora del aislamiento i térmico Sistemas de control Mejora del rendimiento Energías renovables Concienciación del usuario 34

35 Energías renovables Implantación de energías renovables Las energías renovables no suponen un ahorro energético éi sino una diversificación ifi ió energética La implantación de energías renovables supone Ahorro económico Disminución de emisiones contaminantes Lasenergías renovables con más posibilidades de implantación en una vivienda de turismo rural son Biomasa Solar térmica 35

36 ENERGÍAS RENOVABLES BIOMASA Se basa en la sustitución de la caldera por una caldera que utilice biomasa como combustible La biomasa consiste en residuos animales o vegetales, para las calderas suelen utilizarse residuos vegetales tl Puede suponer un ahorro económico dado el aumento del precio de los combustibles Los combustibles más comunes son: pellets, orujo, hueso de aceituna... Aunque no supone generalmente un ahorro energético, sí se reducen las emisiones de CO 2 debido a que el emitido por la caldera es el que las plantas han absorbido durante su crecimiento En las viviendas de turismo rural ya se utiliza biomasa en las chimeneas 36

37 ENERGÍAS RENOVABLES BIOMASA Combinación de caldera y chimenea La madera siempre ha sido utilizada como combustible en las viviendas, pero con frecuencia han sido sustituidas por los sistemas de gas o gasoil ya que ofrecen mayor comodidad de funcionamiento La necesidad de disminuir las emisiones y la constante subida de precios de los combustibles hace necesario la utilización de energías renovables, así como optimizar los sistemas de calefacción Los avances tecnológicos de los últimos años nos ofrecen la posibilidad de utilizar de nuevo los sistemas de leña como una fuente de energía renovable para apoyo a calefacción y producción de agua caliente sanitaria con todas las garantías 37

38 ENERGÍAS RENOVABLES SOLAR TÉRMICA La solar térmica tiene numerosas aplicaciones, desde el ACS (agua caliente sanitaria) al calentamiento de piscinas e incluso calor para procesos industriales La energía solar térmica no suele ser rentable para calefacción Las temperaturas que se requieren son altas lo que reduce el rendimiento. Sólo es válida cuando el sistema de calefacción es suelo radiante La necesidad de calefacción se da en invierno, mientras que la disponibilidad de energía solar se da en verano, lo que reduce el rendimiento y puede provocar problemas en la instalación por sobrecalentamiento en verano 38

39 ENERGÍAS RENOVABLES SOLAR TÉRMICA 140 Comparación tipo del consumo en ACS y la generación solar en una vivienda kwh Consumo de ACS Generación solar 39

40 ENERGÍAS RENOVABLES SOLAR TÉRMICA Comparación tipo del consumo en calefacción y la generación solar en una vivienda kwh Consumo de calefacción Generación solar 40

41 ÍNDICE Demanda energética en calefacción Necesidades específicas de calefacción en casas rurales Sistemas de generación de calor Posibilidades de ahorro energético Mejora del aislamiento i térmico Sistemas de control Mejora del rendimiento Energías renovables Concienciación del usuario 41

42 CONCIENCIACIÓN DEL USUARIO Se debe traspasar al cliente parte de la responsabilidad del ahorro energético Aunque existan posibilidades de ahorro, es el usuario de las instalaciones quien va a decidir utilizarlas en muchos casos Se puede transmitir al usuario la responsabilidad en cuanto a La temperatura de las estancias Horarios de calefacción Hábitos de consumo (abrir ventanas con la calefacción encendida ) Hoy en día, la preocupación por el ahorro energético y la reducción de emisiones es global y puede utilizarse como motivación para pedir sacrificios 42