Andrés Montero. Agosto 21, 2014 Managua, Nicaragua

Transcripción

1 VI Seminario Latinoamericano y del Caribe de Eficiencia Energética 2014 Eficiencia Energética en Edificaciones en Ecuador: Investigaciones realizadas por el INER Andrés Montero Agosto 21, 2014 Managua, Nicaragua

2 CONTENIDO 1. El INER 2. Eficiencia energética en edificaciones 3. Urbano y territorio 4. Edificaciones 5. Materiales 6. Publicaciones

3 INER: Instituto Nacional de Eficiencia Energética y Energías Renovables Creación 28 de febrero de 2012 (Decreto Ejecutivo 1048) Objetivo general Fomentar la investigación científica y tecnológica, innovación y formación científica, la eficiencia energética, el desarrollo y uso de prácticas tecnológicas no contaminantes de bajo impacto, la diversificación de la matriz energética nacional promoviendo la eficiencia, una mayor participación de energías renovables. Misión Contribuir al desarrollo sostenible de la sociedad ecuatoriana, a través de la investigación científica y tecnológica, brindando insumos que faciliten la masificación de las mejores prácticas y la implementación de políticas y proyectos, en el campo de la eficiencia energética y las energías renovables.

4 INER: Instituto Nacional de Eficiencia Energética y Energías Renovables LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN

5 EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES OBJETIVO: Promover la eficiencia energética en edificación, fomentando investigación e innovación, con un enfoque de sostenibilidad que garantice la mejora de comportamiento holístico. LÍNEAS DE TRABAJO: EQUIPO DE TRABAJO: URBANO Y TERRITORIO EDIFICACIONES MATERIALES SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA SIMULACIÓN ENERGÉTICA

6 EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES LÍNEAS DE TRABAJO: URBANO Y TERRITORIO - Análisis de información meteorológica y clasificación climática. - Definición de criterios de eficiencia energética y sostenibilidad a escala territorial. EDIFICACIONES - Edificios de bajo consumo energéticos para Yachay. - Diseño de edificaciones con alta eficiencia energética y utilización de energías renovables para la estación Pedro Vicente Maldonado (INAE). - Evaluación de sistemas mecánicos de climatización para Guayaquil. - Análisis de ciclo de vida para viviendas sociales. - Vivienda y salud. MATERIALES - Caracterización térmica de materiales y elementos constructivos para edificaciones sostenibles, mediante implementación de laboratorios.

7 URBANO Y TERRITORIO PLATAFORMA DE CONSULTA EN LÍNEA DE DATOS GEOESPACIALES Elaborar una plataforma de consulta en línea de variables meteorológicas, salud, población, etc. Recopilación de información satelital y validación. Zonificación climática nacional para eficiencia energética en edificaciones.

8 URBANO Y TERRITORIO TRATAMIENTO Y VALIDACIÓN DE DATOS METEOROLÓGICOS Elaboración de ficheros climáticos TMY para las ciudades de Guayaquil,Quito y Antártida. QUITO GUAYAQUIL ANTÁRTIDA

9 EDIFICACIONES EDIFICIOS DE BAJO CONSUMO ENERGÉTICOS PARA YACHAY PROBLEMÁTICA Sistemas constructivos actuales presentan propiedades térmicas deficientes y generan alto índice de disconfort. CASA PROTOTIPO LABORATORIO Consumo elevado de energía por el uso de sistemas mecánicos de climatización. OPTIMIZACIÓN DE UN EDIFICIO DE OFICINAS Evaluación de edificios patrimoniales con materiales vernáculos en distintas condiciones de uso. EVALUACIÓN DE EDIFICIOS PATRIMONIALES EN YACHAY

10 CASO 3 CASO 2 CASO 1 EDIFICACIONES EDIFICIOS DE BAJO CONSUMO ENERGÉTICOS PARA YACHAY CASA PROTOTIPO LABORATORIO Simulación energética de tres casos de estudio. Variable = materialidad Identificar el nivel de aislación térmica requerido de acuerdo a las condiciones climáticas Cubierta Muros Piso Cristales Cubierta Muros Piso Cristales Cubierta Muros Piso Cristales Zinc Bloque Concreto Vidrio simple Metal + aislante Caña guadua + balsa Caña guadua + balsa Vidrio simple Metal + OSB + aislante Madera + aislante Madera + aislante Vidrio cámara Caso 1 Caso 2 Caso 3 2 per. media móvil (Caso 1) 2 per. media móvil (Caso 2) 2 per. media móvil (Caso 3)

11 EDIFICACIONES EDIFICIOS DE BAJO CONSUMO ENERGÉTICOS PARA YACHAY CASA PROTOTIPO LABORATORIO Simulaciones energéticas como herramienta para evaluación térmica de las viviendas sociales del Ecuador: Caso Yachay. (ISEREE 2013 Ecuador) Edificaciones Sustentables: Caso Ecuador. Revista Tecnológica ESPOL (2013 Ecuador) RANGOS DE TEMPERATURA OPERATIVA 32% 3% 1% PROTOTIPO DE VIVIENDA CASO 3 DEMANDA ENERGÉTICA DE CLIMATIZACIÓN

12 EDIFICACIONES EDIFICIOS DE BAJO CONSUMO ENERGÉTICOS PARA YACHAY MONITORIZACIÓN Monitoreo de datos meteorológicos y variables de confort interior en un prototipo de vivienda. DATOS EXTERIORES Temperatura y humedad exterior Radiación solar Dirección y Velocidad del viento Presión atmosférica DATOS INTERIORES Niveles de iluminación Niveles de ruido Niveles de concentración de CO₂ Temperatura del aire y superficial

13 Temperatura ( C) EDIFICACIONES EDIFICIOS DE BAJO CONSUMO ENERGÉTICOS PARA YACHAY MONITORIZACIÓN - La mínima temperatura interior registrada para este período es de 19 C, a pesar de que la temperatura mínima exterior llega a 11 C. - La temperatura interior tiene un comportamiento similar al de la temperatura exterior debido principalmente a la falta de masa térmica Hora / día REGISTRO DE TEMPERATURA 01 Abril - 05 Abril T techo (int) Tpared (int) T aire(int) T piso(int) T vidrio(int) T exterior

14 EDIFICACIONES EDIFICIOS DE BAJO CONSUMO ENERGÉTICOS PARA YACHAY OPTIMIZACIÓN EDIFICIO OFICINAS Identificar los factores que tienen mayor incidencia en el consumo energético de un edificio de oficinas en Yachay. Análisis y optimización de estrategias pasivas y activas. VARIABLES PASIVAS Orientación y forma Porcentaje de acristalamiento Materiales opacos y cristales Ventilación e iluminación natural Protecciones solares exteriores VARIABLES ACTIVAS Sistemas de iluminación artificial Ventilación mecánica Sistemas de climatización CONFIGURACIONES GEOMÉTRICAS RECORRIDO SOLAR

15 EDIFICACIONES EDIFICIOS DE BAJO CONSUMO ENERGÉTICOS PARA YACHAY OPTIMIZACIÓN EDIFICIO OFICINAS Las cargas de refrigeración se reducen cuando las fachadas acristaladas se orientan en dirección Norte Sur. Disminuyendo hasta en un 23% la demanda anual de refrigeración. El incremento del porcentaje de acristalamiento es mas crítico en las orientaciones Este-Oeste CONSUMOS DE REFRIGERACIÓN - PORCENTAJE DE ACRISTALAMIENTO Demanda de Refrigeración (kwh/año) DEMANDA DE REFRIGERACIÓN SEGÚN ORIENTACIÓN (kwh/año)

16 EDIFICACIONES EDIFICIOS DE BAJO CONSUMO ENERGÉTICOS PARA YACHAY COMPLEJO PATRIMONIAL Estimación de consumos energéticos de edificaciones patrimoniales restauradas en YACHAY con sistemas modernos. Estimación del confort térmico interior de los usuarios con los sistemas actuales. En las residencias los sistemas son pasivos. Realizar simulaciones energéticas en las edificaciones patrimoniales para estimar el consumo energético. Comparando los consumos estimados de acuerdo al uso de cada edificación. USOS DE LAS EDIFICACIONES Educativas Residenciales Oficinas Servicios HACIENDA SAN JOSÉ RESIDENCIAS PROFESORES

17 EDIFICACIONES DISEÑO DE EDIFICACIONES CON ALTA EFICIENCIA ENERGÉTICA EDIFICACIONES DE ALTA EFICIENCIA ENERGÉTICA Y UTILIZACIÓN DE ENERGÍAS RENOVABLES PARA LA ESTACIÓN PEDRO VICENTE MALDONADO DEL INAE. Diseño y optimización energética de los módulos actuales y módulos propuestos de la base PEDRO VICENTE MALDONADO. Análisis de recursos renovables como fuentes de energía para la estación (Solar y eólico). ESTACIÓN PVM SITUACIÓN ACTUAL Sistema constructivo de la estación PVM genera muchas pérdidas de calor (poco aislante, alta tasa de infiltración, vidrio simple en varias zonas). Necesidad de una estación que sea funcional durante todo el año. ESTACIÓN PVM - PROPUESTA

18 Galones de diésel EDIFICACIONES DISEÑO DE EDIFICACIONES CON ALTA EFICIENCIA ENERGÉTICA Diésel para electricidad Enero Diésel para calefacción Diésel para electricidad Febrero Diésel para calefacción Calibración acertada en el consumo de diésel para calefacción. El consumo de diésel para generación eléctrica es mayor en el caso real. No se consideró el consumo de electricidad de la planta de tratamiento de agua en simulación. Simulado Real El uso de 20 cm de aislante en las paredes de la estación y en la cubierta así como el uso de doble vidrio con marcos de PVC generaría un ahorro cercano al 60% en el consumo mensual de diésel para calefacción.

19 Demanda energética [MWh] Carga Pico[kW] EDIFICACIONES EVALUACIÓN DE SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN PARA GUAYAQUIL Comparación de sistemas de climatización convencionales y no convencionales SISTEMAS ANALIZADOS Sistemas enfriados por aire y agua alimentados con paneles fotovoltaicos Sistemas de absorción alimentados por colectores solares térmicos Impacto del cambio climático a largo plazo en la demanda energética de las edificaciones RESULTADOS Incremento en la carga pico y en la demanda energética para climatización Actual Demanda anual Carga Pico

20 Carga pico [kw] EDIFICACIONES EVALUACIÓN DE SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN PARA GUAYAQUIL Sistemas alimentados por paneles PV generan un ahorro de hasta 67% en el consumo de energía primaria. Reducción de hasta un 45% en la carga pico por el uso de materiales constructivos más eficientes Carga pico de refrigeración 50 0 Sistema constructivo actual Sistema constructivo propuesto 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Enfriado por aire conectado a la red Enfriado por agua conectado a la red Actual Enfriado por aire conectado alimentado con PV Enfriado por agua conectado alimentado con PV FACTOR DE CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA ANUAL Absorción

21 EDIFICACIONES CICLO DE VIDA PARA VIVIENDAS SOCIALES VIVIENDA SOCIAL Análisis multicriterio y enfoque de ciclo de vida para evaluación de sostenibilidad de vivienda social en Ecuador. VIVIENDA GENÉRICA (MIDUVI) CONSUMO ENERGÉTICO DE VIVIENDA GENÉRICA Y PROTOTIPOS: COSTA - SIERRA - ORIENTE 1 AD 1 AD E 0.5 GW E 0.5 GW 0 0 A O A O PO PO PROTOTIPO DE VIVIENDA POR REGIÓN (MIDUVI) Prototype Generic Prototype Generic HUELLA AMBIENTAL DE VIVIENDA GENÉRICA Y PROTOTIPOS: COSTA-SIERRA-ORIENTE

22 EDIFICACIONES VIVIENDA Y SALUD AMBIENTE, VIVIENDA Y SALUD Análisis prospectivo de las enfermedades infecciosas y su asociación con variables relacionadas a las condiciones ambientales y de las viviendas en Ecuador. (INSPI INER) Materiales constructivos que conforman la envolvente de viviendas en Ecuador: cubierta, paredes, piso. Variables Ambientales: precipitación anual, temperatura, índice de vegetación. Casos registrados de enfermedades: Infección respiratoria aguda (IRA), Enfermedad Diarreica Aguda (EDA), Enfermedades transmitidas por Vectores(Vct)

23 MATERIALES CARACTERIZACIÓN TÉRMICA DE MATERIALES Y ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS PARA EDIFICACIONES SOSTENIBLES, MEDIANTE IMPLEMENTACIÓN DE LABORATORIOS Implementación de laboratorios para caracterización térmica de materiales de construcción en EPN y ESPOL. Generar una base de datos sobre las características térmico-mecánicas de materiales y sistemas estructurales. Proveer servicios certificados sobre caracterización térmico-mecánica de materiales a nivel nacional y regional.

24 MATERIALES CARACTERIZACIÓN TÉRMICA DE MATERIALES Y ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS PARA EDIFICACIONES SOSTENIBLES, MEDIANTE IMPLEMENTACIÓN DE LABORATORIOS Por qué la necesidad de un laboratorio? - No existe información sobre propiedades térmicas de productos locales. - La información existente se basa en fuentes internacionales (ej.: Europa y Norteamérica). - No existen estándares y normativas que regulen materiales a utilizarse en la construcción considerando eficiencia energética. - Necesidad de formar y fortalecer capacidades técnicas.

25 EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES PUBLICACIONES Simulaciones energéticas como herramienta para evaluación térmica de las viviendas sociales del Ecuador: Caso Yachay. Congreso y Expo Científica ISEREE (Ecuador ). Edificaciones Sustentables: Caso Ecuador. Revista Tecnológica ESPOL (Ecuador ). Homogeneidad y variabilidad espacial de series meteorológicas del área del proyecto Ciudad del Conocimiento - Yachay". Revista Avances en Ciencia e Ingeniería (Ecuador ). Performance analysis with future predictions of different solar cooling systems in Guayaquil, Ecuador. ASME 8th International Conference on Energy Sustainability (Estados Unidos ). Study of Solar Assisted Cooling Technologies for Two Different Climates. 8th International Conference on Energy Sustainability (Estados Unidos - ASME 2014). Design and planning of a zero energy building prototype with integrated renewable energy systems. Master thesis dissertation. École des Mines de Nantes (Francia ). Diseño de edificaciones con alta eficiencia energética y utilización de energías renovables para la estación Pedro Vicente Maldonado del Instituto Nacional Antártico Ecuatoriano. VII Congreso Latinoamericano de Ciencia Antártica (Chile ).

26 EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICACIONES PUBLICACIONES Implementation of GIS methodology and passive strategies to improve the quality of social housing in the Andean region of Ecuador. World Sustainable Building Conference (España ). Coupling multi-criteria analysis and life cycle approach for sustainability assessment of social housing in Ecuador. BauSIM 2014 Conference (Alemania ). Spatio-temporal analysis of infectious diseases and its association with variables related to climatic and housing conditions in Ecuador. The 5 th Biennal Conference of the International Association for Ecology & Health-EcoHealth (Canadá ). ARTÍCULOS EN ELABORACIÓN Hybrid energy system for Pedro Vicente Maldonado research station on Antarctica.

27 MUCHAS GRACIAS Les invitamos a participar en WebINER: