Tecnologías de Eficiencia Energética en Climatización

Transcripción

1 Tecnologías de Eficiencia Energética en Climatización JORNADA TÉCNICA TECNOLOGÍAS DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LOS EDIFICIOS Logroño, 22 DE ABRIL DE 2010 Pág. 1

2 Índice Introducción Líneas de Actuación Generales Líneas de actuación Demanda 4 Líneas de actuación Generación 5 Líneas de actuación Distribución 6 Líneas de actuación Regulación 7 Resumen General 8 Líneas de subvenciones en La Rioja Pág. 2

3 1 Introducción Eficiencia Energética en Climatización La sensación de bienestar térmico es percibida de distinta forma. La climatización tiene un papel fundamental en vida social, profesional y personal Confort de la estancias. RITE obliga la selección de sistemas de climatización adecuados a las características y usos del edifico. En España: 30% del consumo energético en climatización. 25% de las emisiones de CO 2. Por ello el analizar el sistema de climatización permitirá mejorar: La climatización a proporcionar. Un determinado ahorro. Este ahorro energético se denomina EFICIENCIA ENERGETICA y se define: Conocimiento de los elementos más importantes para lograr la optimización energética, que permita un mejor aprovechamiento de los recursos y un ahorro, tanto en el consumo, como en el dimensionamiento de las instalaciones. Pág. 3

4 2 Líneas de ACTUACIÓN GENERALES Eficiencia Energética en Climatización Líneas de actuación para la mejora de la eficiencia energética en climatización se dividen en cuatro bloques: Líneas de actuación en DEMANDA Cálculo de la demanda. Diseño y utilización de instalaciones. Cerramientos. Mejoras en la envolvente. Líneas de actuación en GENERACIÓN Diseño de sistemas generados. Calderas. Bombas de Calor. Free-Cooling. Recuperadores Entálpicos. Absorción. Energías Renovables: Bomba de Calor geotérmica. Caldera de Biomasa. Solar Térmica. Cogeneración. Líneas de actuación en DISTRIBUCCIÖN Suelo radiante. Fan Coils. Radiadores. VRV. Sistemas de Atemperación. Líneas de actuación en REGULACIÓN. Pág. 4

5 3 Líneas de actuación DEMANDA Calculo de la demanda El cálculo de la demanda se puede considerar una herramienta de eficiencia energética. Calculo de la demanda actualmente: Para invierno: Temperaturas mínimas anuales. Edificio o instalación sin cargas térmicas o ganancias. Para verano: Temperaturas máximas anuales. Edifico con todas las ganancias (equipos, ocupación, etc.) Se calcula la demanda de potencia para las situaciones más criticas y se sobredimensiona. PROBLEMAS DISIPACIÓN MAYOR COSTE MAYOR CONSUMO Cálculo de la demanda de forma dinámica: Utilización de programas de simulación: evolución anual. Cálculo de la potencia Balance energético (de ganancias y de pérdidas) Reducción de potencia instalada y de energía consumida. Pág. 5

6 3 Líneas de actuación DEMANDA Diseño y utilización de instalaciones El confort humano se centra en las siguientes variables: Temperatura y humedad. Estación RITE Temperatura ºC Humedad Relativa % Verano 26ºC a 60 Invierno 21ºC a 50 Si se tiene en cuenta la nueva temperatura según RITE (21ºC para invierno y 26ºC para verano) el ahorro resultará entorno al 12%. Velocidad del aire, para evitar corrientes molestas en los espacios ocupados. Calidad ambiental, respecto a las ppm de CO 2. Nivel sonoro (ventiladores y compresores de bajo nivel sonoro, cerramientos acústicos, buen aislamiento de ventiladores y compresores, etc.). Pág. 6

7 3 Líneas de actuación DEMANDA Cerramientos y acristalamientos Cerramientos: Uno de los puntos más débiles, desde el punto de vista de aislamiento térmico. Aislamiento por el interior: Trasdosados autoportantes sobre perfiles metálicos y aislamiento de lana mineral Ahorro de un 15%. Fachada ventilada con lana mineral. Ahorro de un 15%. Cubiertas y aislamiento de lana mineral. Ahorro de un 15%. Acristalamiento: Uno de los puntos más débiles, desde el punto de vista de aislamiento térmico. Acristalamientos con aislamiento térmico reforzado. Ahorro de un 10%. Carpintería / marco de la ventana Verificar que el cierre no permite la entrada de aire exterior. Pág. 7

8 3 Líneas de actuación DEMANDA Mejoras en envolvente en zonas vidriadas La envolvente térmica afecta a la eficiencia energética, responsable de ganancias y de perdidas. Las zonas más perjudiciales son zonas de radiación solar directa. Instalación de laminas solares en ventanas: Mejora de confort por deslumbramientos y por reducción de cargas térmicas Reducción de hasta un 25% de aporte solar directo en acristalamientos. Instalación de fachadas vegetales: Árboles de hoja caduca. Más carga en verano, protege mejor, y en invierno ayuda a aumentar carga solar. Reducción de hasta un 20% del aporte solar directo. Instalación de sistemas solares pasivos: Elimina la energía antes de entrar en el edificios Reducción de hasta un 20% del aporte solar directo. Pág. 8

9 4 Líneas de actuación GENERACIÓN Sistemas centralizados y descentralizados La climatización de un local puede presentar dos vertientes, la producción de frío y la de calor. Sistemas Descentralizados: Sistemas individuales. Producción y distribución de forma independiente. En un solo edifico, existen diversos sistemas, que no tiene en cuenta la inercia térmica. Sistema menos eficiente. Sistemas Centralizados: Sistemas globales. Mayor eficiencia de equipos. Mayor rendimiento de instalación. Regulación centralizada. Acumuladores más grandes, menos pérdidas. Sistema que evita numerosos arranques. Mayor ahorro, respecto al descentralizado 20%. Pág. 9

10 4 Líneas de actuación GENERACIÓN Calderas Se ha de tener en cuenta que para la elevación 1ºC de temperatura de impulsión se necesita entorno al 6-8% de aumento de consumo de combustible. Caldera Tradicional: Sistemas de quemador de distintos combustibles. Temperaturas de retorno altas para evitar condensaciones. Pueden trabajar a temperaturas bajas en secundario. Curva de envejecimiento rápido. Caldera baja temperatura: Temperatura de trabajo mas baja de lo normal. Elementos constructivos especiales. Ahorro respecto a las tradicionales de 10-15%. Caldera condensación: Temperatura de trabajo mas baja de lo normal. Aprovechamiento de los gases de combustión. Ahorro respecto a las tradicionales de 5-10%. Ahorros superiores al 100% base PCI. Entrega al sistema de calefacción Intercambiador de calor Retorno del sistema de calefacción Condensado Pág. 10

11 4 Líneas de actuación GENERACIÓN Calderas La comparativa de las calderas es la siguiente:. Tipo de caldera Temperatura operación ºC Margen de potencia % Rendimiento % Ahorro % Caldera estándar Caldera baja temperatura Caldera de condensación Cambio de combustible frente gasóleo: A nivel energético no existen diferencias. Menos coste económico. Menores emisiones de dióxido de carbono, en torno al 30%. Utilización de biocombustibles. Tipo de combustible Gasóleo C Gas Natural Propano Calor azul Precios /kw h 0,0582 0,0409 0,0719 0,0890 Emisiones gco 2 /kw h Pág. 11

12 4 Líneas de actuación GENERACIÓN Bombas de Calor/Enfriadoras Extracción de la energía del entorno, mediante ciclo frigorífico. Funcionamiento: generación de calor y/o generación de frío. Sistema de consumo eléctrico o a gas. El COP de la bomba de calor, indica que por cada parte de consumo eléctrico se entrega entre partes de producción térmica (frío o calor). COP medio del mercado: Bomba de Calor Aire-Agua : Bomba de calor que extrae la energía del aire exterior y lo cede a un circuito de agua. COP medio Bomba de Calor Aire-Agua : Bomba que extrae el calor del aire y lo cede al aire. COP medio Pág. 12

13 4 Líneas de actuación GENERACIÓN Free Cooling, Recuperación Entalpica, Areotérmia La nueva normativa obliga a tener una ventilación, estableciendo, a su vez, el aprovechamiento energético de esta ventilación. Free Cooling: Aprovechamiento de la ventilación y de las diferencias de temperaturas, entre fachadas. Para uso diurno o nocturno, enfriamiento gratuito. Ahorro de hasta un 8-10%. Recuperación entálpica: Recuperación de energía que aprovecha la diferencia de temperatura y humedad entre dos fluidos. Intercambiadores de flujo cruzado o paralelos. Ahorro de hasta un 15%. Aerotermia: Aprovechamiento de la temperatura del terreno. Refrescamiento del aire de ventilación en verano y calor en invierno. Uso de UTA. Ahorro de hasta un 25% en cargas de ventilación. Pág. 13

14 4 Líneas de actuación GENERACION Absorción Dado que la máquina de absorción utiliza calor como fuente de energía, su aplicación: En zonas de combustible barato. Donde las tarifas de energía eléctrica sean muy elevadas. Donde exista vapor o agua caliente como subproducto. Donde exista una caldera y no se aproveche durante el verano. Inconveniente: Elevado coste inicial. COP Temp. altas 70-95ºC. Energías Renovables-Solar térmica Energía procedente del sol. Funcionamiento sencillo: Aprovechamiento de la radiación solar, absorber su calor y transferirlo al sistema de climatización. Rendimiento en torno al 75%, de un calor gratuito. Aplicaciones más conocidas: ACS, ahorros de hasta el 30% al 100% de necesidades. Calefacción de hasta un 35%. Frío, mediante absorción solar, 15-20%. Pág. 14

15 4 Líneas de actuación GENERACION Energías Renovables-Calderas de BIOMASA Energía procedente del sol y que se acumula en madera; 6CO2 + 6H2O + luz (C6 H12O6) + 6O2 La biomasa genera: El ciclo del CO 2 se mantiene constante. Riqueza en el rural. Disminución de CO 2 por los sistemas de calefacción convencionales. Características de Pellets Potencia (kw h/kg) Densidad (kg/m 3 ) Coste ( /kw h) Coste ( /kg) 4,8 5, ,038-0,04 0,18-0,22 Características principales Almacenamiento de CO 2. Utilización a largo plazo. Sustitución de materiales sintéticos. Utilización del pellet como combustible de biomasa. Calderas eficientes (89%-96%), automáticas y con sencillez a la hora de funcionamiento, así como a la hora de retirar las cenizas. Pág. 15

16 4 Líneas de actuación GENERACION Energías Renovables- MICRO-COGENERACIÓN Autogeneración: Producción de energía eléctrica en el mismo centro donde se consume. Cogeneración: Producción simultánea de electricidad y calor útil a partir de la energía primaria contenida en un combustible. Trigeneración: Producción simultánea de electricidad, calor y frío a partir de la energía primaria contenida en un combustible. Tecnología Rendimiento eléctrico Rendimiento térmico Rendimiento total Ruido (db) Microturbinas 15-35% 40-59% 60-85% M. A. C. I % 40-60% 70-85% Stirling 25-50% 40-60% 70-90% 56 Pila Combustible 35-55% 40-60% 70-90% Muy Bajo Producción separada de electricidad y calor 100 unidades de combustible 100 unidades de combustible Planta de generación Caldera Electricidad 36% Calor 80% 100 unidades de combustible Cogeneración Sistema de Cogeneración Electricidad 30% Calor 55% Pág. 16

17 4 Líneas de actuación GENERACION Energías Renovables-BOMBA DE CALOR GEOTÉRMCIA Interior de la Tierra tiene temperatura más constante que el aire exterior. Cuanto mayor sea la profundidad a que se mida la temperatura, menos fluctuaciones. Gracias a la temperatura constante de la Tierra. En invierno más caliente el suelo que el ambiente exterior. En verano más frío el suelo que el ambiente exterior). Bomba de calor: Sistema capaz de extraer la energía térmica de una fuente energética natural, y a través del ciclo frigorífico se transmite a otro lugar para su utilización. Función similar al de un frigorífico. Pág. 17

18 4 Líneas de actuación GENERACION Energías Renovables-BOMBA DE CALOR GEOTÉRMCIA Un sistema geotérmico está integrado, generalmente, por tres subsistemas principales: Intercambiador de calor subterráneo: Extrae calor del subsuelo o evacua calor de la edificación. Intercambiador horizontal. Intercambiador vertical. Intercambiador abierto. Intercambiador de pilotes. Bomba de calor: Transfiere el calor entre el intercambiador de calor subterráneo y el sistema de distribución del edificio. Sistema de distribución: Encauza el calor o el frío a las diferentes estancias del edificio. La utilización de sistemas geotérmicos para calefacción y climatización de edificios obtienen importantes ahorros energéticos: En modo calefacción: 30-70%. En modo refrigeración: 20-95%. COP en torno de Pág. 18

19 4 Líneas de actuación GENERACION Energías Renovables-BOMBA DE CALOR GEOTÉRMCIA INVIERNO 2,2 kw eléctricos Sistema de captación geotérmico BOMBA DE CALOR VIVIENDA FINAL 12,2 kw calefacción (temp. Máx ºC impl.) 10 kw térmico COP/ERR = 4,5 VERANO OPC. A-Cooling 2,2 kw eléctricos Sistema de cesión geotérmico BOMBA DE CALOR VIVIENDA FINAL 12,2 kw refrigeración (temp. Min. 7ºC impl.) 10 kw térmico COP/EER = 4,5 OPC. B-Free Cooling Sistema de cesión geotérmico 10 kw térmico BOMBA DE CALOR COP/EER = 5,5 VIVIENDA FINAL 10 kw refrigeración (temp. Min ºC impl.) Pág. 19

20 5 Líneas de actuación DISTRIBUCCIÓN Suelo Radiante Suelo radiante: Red de tuberías distribuidas uniformemente bajo el pavimento. Circula agua, consiguiéndose en el ambiente una temperatura homogénea y confortable en invierno y verano (UNE 1264). Del mismo modo, se pueden encontrar muros radiantes y techos fríos. Ahorro de hasta el 40%. CALEFACCIÓN. 1. La impulsión de agua a baja temperatura (35-40ºC). 2. Calentando desde la superficie del suelo se cubren estas necesidades Ventajas La temperatura del circuito es menor. Posibilidad de refrescar el ambiente, saludable según la OMS. No produce movimiento de aire. Distribución de temperaturas óptima. REFRESCAMIENTO 1. Misma instalación de suelo radiante para calefacción. 2. Circular el agua a 17ºC, que absorberá el exceso de calor. 3. Control con sistema de punto de rocío. Inconvenientes Coste inicial de la instalación elevado. No es aconsejable en lugares de escasa demanda de calefacción. Tarda entre 2 y 3 horas. Pág. 20

21 5 Líneas de actuación DISTRIBUCCIÓN Fan Coil Fan-coils: Están constituidos por un ventilador, por un elemento de intercambio de calor y por un filtro. Son máquinas ideales para climatizar en verano y calentar en invierno cualquier local con techos altos. Sistemas Perimetrales, de conducto o tipo cassette. La temperatura de trabajo será de : Invierno:45-50ºC, en función de la superficie de intercambio. Verano: 7-12ºC, en función de la superficie de intercambio. Ahorros de hasta el 20%. No ocupa espacio Ventajas Temperatura de impulsión inferior a radiadores. Posibilidad de refrigeración del local con el mismo sistema. Ahorro respecto al sistema de radiadores. Inconvenientes Desplazamiento de aire y polvo, lo que resulta perjudicial para alérgicos y asmáticos. Distribución de temperaturas alejadas de la óptima. Difícilmente integrable en locales con techos. Pág. 21

22 5 Líneas de actuación DISTRIBUCCIÓN Radiadores Termoconvectores: Gran superficie de intercambio. Regular la entrada de aire, mediante la aleta posterior, con el fin de introducir mas o menos masa de aire. Necesidad de temperatura de trabajo baja (50ºC-55ºC). Ahorro de hasta un 15% Radiadores de baja temperatura: Gran superficie de intercambio. Reducen la velocidad del agua, y el volumen con el fin de establecer una gran superficie de contacto. Modelos estáticos, y dinámico, con ventiladores de baja velocidad. Necesidad de temperatura de trabajo baja (45ºC-50ºC). Ahorros de hasta un 25%. Radiadores: Son los emisores caloríficos más utilizados, Formados por elementos superpuestos que emiten calor por radiación. (De fundición, de acero, de aluminio, murales, de zócalo). Temperaturas de trabajo (60-80ºC) Pág. 22

23 5 Líneas de actuación DISTRIBUCCIÓN VRV Elevados rendimientos Cuando hay claras diferencias de demanda entre fachadas de orientación contraria. Ideal para edificios exentos de fachadas acristaladas. Estaciones de primavera y otoño elevada radiación solar con temperaturas exteriores bajas Compresores de tecnología inverter. Cantidad elevada de refrigerante en el edificio, red compleja y limitación distanticas. Ahorros de hasta un 15%. Sistemas de atemperación Los sistemas de atemperación permiten Aprovechar la capacidad acumuladora del propio edificio. Al mismo tiempo, los techos y las paredes se utilizan como superficies radiantes frías y calientes. Pág. 23

24 6 Líneas de actuación REGULACIÓN Regulación en climatización Sistema de control manual: Válvulas termostáticas: Instalación de válvulas termostáticas en zonas de radiador. Ahorro de un 6-8%. Posibilidad de definir distintas temperaturas en cada estancia. Efecto de equilibrio térmico. Control por termostato: Encendido o apagado (todo/nada) de sistema mediante termostato Ahorro de un 2-5%. Zonificación: Para conseguir un equilibrio térmico, es necesario una zonificación en los circuitos. Establecer zonas de uso independientes, en función de su carga, horario y disipaciones. Sistema complementario al un sistema de regulación. Ahorros de hasta un 50%. Regulación. En función de las demandas de las distintas estancias del edificio, es necesario que el sistema de gestión realice el control de las plantas de producción de frío o calor en cada caso, y de los circuitos de distribución. Ahorro entre un 20 y un 40% de energía. Sistema de control por curva de calefacción. Además de temperatura externa y compensación ambiente. Bonificación con termostato. Control horario. Pág. 24

25 6 Líneas de actuación REGULACIÓN Otros sistemas de control Control de los sistemas de ventilación Control de la ventilación zonificado a través de rejillas motorizadas independientes en cada estancia, en función de la ocupación. Control de persianas. Esta solución integrada con las perdidas por infiltraciones permite un gran ahorro energético. Medición de consumos : Control del gasto de climatización. Análisis para la toma de decisiones y conocimiento de donde se tienen las mayores necesidades. Tipo de regulación Zonificación Válvulas termostáticas Regulación Medida de ahorro Muy Buena Regular Muy buena Ahorro frente Caldera- - Enfriadora % Pág. 25

26 7 RESUMEN Medidas Sistema Aplicación-Instalación Coste instalación/sistema Ahorro % Diseño instalación Modificación temperatura del termostato Muy sencilla Muy bajo 8 Fan-coils Complejo Alto 20 Distribución térmica Suelo radiante/refrescante Muy complejo Muy Alto 40 VRV Muy Complejo Muy Alto 10 Sistema centralizado Normal Bajo 20 Sistema producción térmica Caldera baja temperatura Caldera condensación Bomba de calor Aire-Agua Normal Complejo Complejo Alto Alto Medio Bomba de calor Aire-Aire Complejo Medio 7 Zonificación Media Alto 20 Regulación Regulación - zonificación Complejo Alto 25 Válvulas termostáticas Sencilla Bajo 15 Free-cooling Compleja Alto 8-10 Ventilación Aerotérmia Muy compleja Muy ato 25 Recuperadores entálpicos Muy compleja Alto 20 Láminas solares Sencilla Medio 20 Envolvente Pantallas vegetales Sencilla Baja 20 Parasoles-sistemas pasivos Muy compleja Muy alto 20 Cambio combustible Cambio combustible Sencillo Bajo Caldera biomasa Complejo Alto 40 Energías Renovables Absorción-solar térmica Muy complejo Muy alto Bomba de calor geotérmica Compleja Alto Pág. 26

27 8 Líneas de subvenciones en la Rioja Ayudas a PYMES Ayudas públicas a la Industria Inversiones en proyectos de ahorro de energía en el sector industrial manufacturero. Subvención: 22% del coste elegible para equipos de instalaciones de proceso. 30% para renovación de equipos auxiliares, consumidores o transformadores de energía por equipos de alto rendimiento. Ayudas a la Industria para la realización de Auditorías Energéticas para la mejora de eficiencia energética Realización de auditorías energéticas en el sector industrial manufacturero para determinar el potencial de ahorro de energía en la empresa. Subvención: 60% del coste del estudio con criterios de inversión máxima subvencionable según consumo de energía anual. Ayudas para el fomento del uso de la Geotermia Inversiones en instalaciones de aprovechamiento de la energía térmica calor y/o frío existente en el subsuelo para redes de distrito y/o climatización. Subvención: 30% del coste elegible, según criterios de inversiones máximas por unidad de potencia térmica de origen geotérmica. 50% en instalaciones híbridas. Pág. 27

28 8 Líneas de subvenciones en la Rioja Ayudas a PYMES Ayudas para el área Solar Térmica Inversiones para la instalación de captadores solares térmicos, para uso de agua caliente sanitaria, sistemas de climatización y calentamiento. Subvención: 37% del coste elegible. Con coste de referencia máximo subvencionables según superficie instalada. Ayudas para el fomento del uso de la Biomasa. Inversiones en instalaciones de producción de energía térmica para uso industrial en edificios utilizando biomasa como combustible. Subvención: 30% del coste elegible. 45% en calderas automáticas. 50% en instalaciones híbridas. 600 /kw térmico, coste de referencia máximo subvencionable. Pág. 28

29 8 Líneas de subvenciones en la Rioja Ayudas a Particulares Ayudas para el fomento del uso de la Biomasa Inversiones en instalaciones de producción de energía térmica para uso doméstico en edificios utilizando biomasa como combustible. Subvención: 30% del coste elegible. 45% en calderas automáticas. 50% en instalaciones híbridas. 600 /kw térmico, coste de referencia máximo subvencionable. Ayudas para la mejora de la Eficiencia Energética de las instalaciones térmicas en los edificios existentes Inversiones para sustitución o mejora de las instalaciones térmicas en edificios existentes, que consigan una reducción de al menos del 20% del consumo de energía anual. Subvención: 22% del coste elegible. 35% para viviendas de calificación energética A. 27% para viviendas de calificación energética B. 60% del estudio o diagnóstico energético previo. Pág. 29

30 8 Líneas de subvenciones en la Rioja Ayudas a Particulares Área Solar Térmica del uso de la Biomasa Inversiones para la instalación de captadores solares térmicas para uso en instalaciones de agua caliente sanitaria, sistemas de climatización y calentamiento. Subvención: 37% del coste elegible. Con coste de referencia máximo subvencionable según superficie instalada. Ayudas para el fomento del uso de la Geotermia Inversiones en instalaciones de aprovechamiento de la energía térmica calor y/o frío existente en el subsuelo para redes de distrito y/o para climatización. Subvención: 30% del coste elegible, según criterios de inversiones máximas por unidad de potencia térmica de origen geotérmica. 50% en instalaciones híbridas. Pág. 30

31 8 Líneas de subvenciones en la Rioja Ayudas a Ayuntamientos Ayudas para el área Solar Térmica Instalaciones de captación de la energía solar para aprovechamiento térmico mediante la instalación de captadores solares para su uso en instalaciones de agua caliente sanitaria, apoyo a sistemas de climatización y calentamiento de fluidos en otros procesos. Subvención: 37% del coste elegible. Con costes de referencia máximos subvencionables según superficie instalada. Ayudas para el fomento del uso de la Biomasa Inversiones en instalaciones de producción de energía térmica para climatización y agua caliente sanitaria o aprovechamiento en otro tipo de procesos utilizando como combustible la biomasa. Subvención: 30% del coste elegible. 45% en calderas automáticas. 50% en instalaciones híbridas. 600 /kw térmicos, coste de referencia máximo subvencionable Ayudas para el fomento del uso de la Geotermia Inversiones en instalaciones de aprovechamiento de la energía térmica calor y/o frío existente en el subsuelo para redes de distrito y/o climatización. Subvención: 30% del coste elegible, según criterios de inversiones máximas por unidad de potencia térmica de origen geotérmica. 50% en instalaciones híbridas. Pág. 31

32 Mario Iglesias Casal Edificio Isaac Newton. Lagoas Marcosende, s/n , Vigo. T_ F_ Pág. 32