Ins$tuto de Energías Renovables UNAM, Temixco Morelos GRUPO DE ENERGÍA EN EDIFICACIONES. miércoles, 7 de mayo de 14

Transcripción

1 Ins$tuto de Energías Renovables UNAM, Temixco Morelos GRUPO DE ENERGÍA EN EDIFICACIONES

2 Ins$tuto de Energías Renovables UNAM, Temixco Morelos GRUPO DE ENERGÍA EN EDIFICACIONES Jorge Rojas Guadalupe Huelsz Ramón Tovar Guillermo Barrios

3 Ins$tuto de Energías Renovables UNAM, Temixco Morelos GRUPO DE ENERGÍA EN EDIFICACIONES Jorge Rojas Guadalupe Huelsz Ramón Tovar Guillermo Barrios

4 SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO DE BAJO CONSUMO DE ENERGÍA EN EDIFICACIONES HERRAMIENTA DE SIMULACIÓN PARA COMPARAR EL DESEMPEÑO TÉRMICO DE SISTEMAS CONSTRUCTIVOS

5 COLABORADORES

6 COLABORADORES UNISON- ABC Manuel Ochoa Irene Marincic Guadalupe Alpuche 3 S Adriana Lira

7 COLABORADORES UNISON- ABC Manuel Ochoa Irene Marincic Guadalupe Alpuche 3 S Adriana Lira UAT- ABC Rubén Roux Mireya Rosas UAM Azcapotzalco Aníbal Figueroa Pablo Elías UACJ LeUcia Peña

8 COLABORADORES UNISON- ABC Manuel Ochoa Irene Marincic Guadalupe Alpuche 3 S Adriana Lira UAT- ABC Rubén Roux Mireya Rosas UAM Azcapotzalco Aníbal Figueroa Pablo Elías UACJ LeUcia Peña IER Raúl Rechtman Roberto Best Isaac Pilatowsky Octavio García UCSD Paul Linden UCPBA Luis Thomas Beatriz Marino

9 ESTUDIANTES DEL GEE POSDOCTORADO Pablo Elías, Adriana Lira DOCTORADO Antonio Castillo, Ivonne Santiago Cruz, Efraín Moreles, Miriam Cruz MAESTRÍA Javier Muñoz, Ángel Aranda, Jessica Medrano, Miguel Casas, Ledín Rodríguez, Albert Beele, Jorge Belaunzarán LICENCIATURA Santiago Juárez, Lourdes Chávez, Pablo, Luis Fernández ; Gilberto Amezcua,Fabian Fragoso

10 SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO DE BAJO CONSUMO DE ENERGÍA PARA EDIFICACIONES EN MORELOS (FOMIX CONACYT - MORELOS)

11 SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO DE BAJO CONSUMO DE ENERGÍA PARA EDIFICACIONES EN MORELOS (FOMIX CONACYT - MORELOS)

12 SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO DE BAJO CONSUMO DE ENERGÍA PARA EDIFICACIONES EN MORELOS (FOMIX CONACYT - MORELOS) VENTILACIÓN NOCTURNA

13 SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO DE BAJO CONSUMO DE ENERGÍA PARA EDIFICACIONES EN MORELOS (FOMIX CONACYT - MORELOS) VENTILACIÓN NOCTURNA ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO

14 SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO DE BAJO CONSUMO DE ENERGÍA PARA EDIFICACIONES EN MORELOS (FOMIX CONACYT - MORELOS) VENTILACIÓN NOCTURNA ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO ENFRIAMIENTO RADIATIVO

15 SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO DE BAJO CONSUMO DE ENERGÍA PARA EDIFICACIONES EN MORELOS (FOMIX CONACYT - MORELOS) VENTILACIÓN NOCTURNA ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO ENFRIAMIENTO RADIATIVO

16 EDIFICACIONES DEL IER Confort higrotérmico y calidad de aire de edificaciones con el menor consumo de energía eléctrica. AUDITORIO TONATIUH CIE

17 MEDICIONES

18 MEDICIONES TEMPERATURA

19 MEDICIONES TEMPERATURA HUMEDAD RELATIVA

20 MEDICIONES TEMPERATURA HUMEDAD RELATIVA PRESIÓN

21 MEDICIONES TEMPERATURA HUMEDAD RELATIVA PRESIÓN VELOCIDAD DE VIENTO

22 SIMULACIÓN NUMÉRICA

23 SIMULACIÓN NUMÉRICA

24 AUDITORIO TONATIUH DEL IER DISEÑO BIOCLIMÁTICO VENTANAS REMETIDAS FUENTES LATERALES TURBINAS EÓLICAS CÁMARA VENTILADA, PLAFÓN- TECHO MUROS DOBLES 25

25 MEDICIONES DE TEMPERATURAS PORCENTAJE DE HORAS EN CONFORT AL INTERIOR DEL AUDITORIO (2007) HORARIO DE USO DISCONFORT CÁLIDO 26

26 MODIFICACIONES PROPUESTAS: 1) SISTEMA PASIVO AUMENTAR LA PROTECCIÓN SOLAR EN VENTANAS CON ELEMENTOS HORIZONTALES (EN PROCESO) 27

27 USO DE ELEMENTOS ACTIVOS DE BAJO CONSUMO ENERGÉTICO 2) VENTILACIÓN NOCTURNA - EXPERIMENTOS SIMULACIÓN 3) TURBINAS ELÉCTRICAS CON ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO IMPLEMENTADO CON VENTILAS DE APERTURA PROGRAMADA ROJAS J., HUELSZ G., TOVAR R., ELÍAS-LÓPEZ P. ALPUCHE M.G., 2009, ANES. 28

28 USO DE ELEMENTOS ACTIVOS DE BAJO CONSUMO ENERGÉTICO 2) VENTILACIÓN NOCTURNA - EXPERIMENTOS SIMULACIÓN 3) TURBINAS ELÉCTRICAS CON ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO IMPLEMENTADO CON VENTILAS DE APERTURA PROGRAMADA ROJAS J., HUELSZ G., TOVAR R., ELÍAS-LÓPEZ P. ALPUCHE M.G., 2009, ANES. 28

29 ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO EN AUDITORIO TONATIUH DEL IER!!

30 ENFRIAMIENTO RADIATIVO

31 MURO FRÍO EN SALA DE CÓMPUTO D A) TANQUE DE AGUA B) BOMBA C)ENFRIADOR D) PANEL RADIATIVO A B C

32 RADIADOR NOCTURNO

33 RADIADOR NOCTURNO

34 RADIADOR CON CUBIERTA HORIZONTAL Y SIN AGUA

35 TEMPERATURAS EN RADIADOR BLANCO

36 BOMBA DE CALOR

37 BOMBA DE CALOR

38 HERRAMIENTA DE SIMULACIÓN PARA COMPARAR EL DESEMPEÑO TÉRMICO DE SISTEMAS CONSTRUCTIVOS Herramienta basada transferencia de calor dependiente del tiempo

39 Proyecto patrocinado por el Fondo de Sustentabilidad Energética CONACYT-SENER Realizado por: Instituto de Energías Renovables (antes Centro de Investigación en Energía) Universidad Nacional Autónoma de México (líder) Departamento de Arquitectura - Universidad de Sonora Facultad de Arquitectura, Diseño y Urbanismo- Universidad Autónoma de Tamaulipas Facultad de Arquitectura y Diseño Universidad de Colima Ingeniería Mecánica Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico Arquitectura Bioclimática Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco

40 Normatividad en México Normas mexicanas para la eficiencia energéuca de la envolvente de edificios: NOM- 008_ENER (no residenciales) NOM- 020_ENER (uso habitacional) Tienen por objeuvo racionalizar el uso de energía en los sistemas de enfriamiento Existe incongruencia entre objeuvo y aplicabilidad en todo el país Están basadas en modelo de trasferencia de calor independiente del Uempo inadecuado para climas de México No son operauvas porque la construcción es competencia municipal Sistema de Evaluación Vivienda Verde SISEViVe del INFONAVIT Está basado en modelo de trasferencia de calor independiente del Uempo inadecuado para climas de México

41 OBJETIVO Establecer una metodología basada en un análisis de transferencia de calor dependiente del tiempo con la cual se pueda generar una herramienta simplificada de diseño para la estimación del ahorro de energía por el uso de sistemas pasivo-constructivos, adecuada para climas de México. Presentación a los potenciales usuarios sobre la herramienta

42 Diferencias de la evaluación de sistemas construcuvos de muro y techo de la envolvente entre los modelos de trasferencia de calor independiente del Uempo y del dependiente del Uempo independiente'del')empo' dependiente'del')empo'

43 Modelo de transferencia de calor independiente del Uempo - Muro o techo una capa =0 Tsa Two Twi ho hi Ti Condiciones)de)frontera) q x L Solución)

44 Modelo de transferencia de calor dependiente del Uempo Tsa Two Twi ho hi Ti q Masa térmica x Condiciones)de)frontera) Condiciones)iniciales))(arbitrarias)) Sin)aire)acondicionado) L Con)aire)acondicionado)) se)desea)))))))))))))))))))) Si)toma)en)cuenta)la)masa)térmica)

45 Comparación resultados Simulaciones independiente del tiempo (no toma en cuenta la masa térmica) VS Simulaciones dependiente del tiempo (toma en cuenta la masa térmica) Parámetros de simulación Techo horizontal Lugar: Temixco, Morelos Periods: Mayo h out = 13W/m 2 h in = 6.6W/m 2 d =2.5m RF = 3.9 o C A=0.7

46 Con aire acondicionado - Carga térmica Independiente del tiempo (It) (sólo valor R, no considera la masa térmica) Dependiente tiempo (Dt) (si considera la masa térmica) orden de mejor a peor S.C.1 CAD (10cm) R=0.3 m 2o C/W S.C.2 EPS (10cm) R=2.7 m 2o C/W S.C.3 EPS (2cm) + CAD (8cm) R=0.8 m 2o C/W S.C.4 CAD (8cm) + EPS (2cm) R=0.8 m 2o C/W CAD Concreto alta densidad EPS Poliestireno expandido orden de mejor a peor Observación It y Dt clasifican S.C casi en mismo orden (al menos en estos ejemplos) It no distingue orden capas

47 Sin aire acondicionado Energía transmitida* Independiente tiempo (It) (no considera la masa térmica) Dependiente tiempo (Dt) (si considera la masa térmica) orden de mejor a peor S.C.1 CAD (10cm) R=0.3 m 2o C/W S.C.2 EPS (10cm) R=2.7 m 2o C/W S.C.3 EPS (2cm) + CAD (8cm) R=0.8 m 2o C/W S.C.4 CAD (8cm) + EPS (2cm) R=0.8 m 2o C/W orden de mejor a peor Observaciones It sobre estima la energía transmitida. It y Dt NO clasifican S.C en mismo orden de mejor a peor It NO distingue posición de capas dentro del S.C.

48 HERRAMIENTA

49 HERRAMIENTA

50 Herramienta numérica De acceso gratuito, previo registro. Está disponible en la página Fácil uso (no toma en cuenta otros factores, como ventilación, cargas internas) Evalúa el desempeño térmico: De techos y muros de la envolvente formados por capas homogéneas y algunos con una capa no homogénea En el clima de las principales ciudades de México (día típico de cada mes) En condiciones de: Aire acondicionado (fija temperatura) No aire acondicionado Usa el modelo de transferencia de calor dependiente del tiempo Es útil para comparar el desempeño de sistemas constructivos en una ciudad específica, en condiciones específicas de uso (con o sin aire acondicionado).

51 Sistemas constructivos formados por capas homogéneas (hasta 7 capas)

52 Sistemas constructivos con una capa no homogénea - Modelo en dos dimensiones Muro Techo En los huecos de aire se considera Convección Radiación

53 COMENTARIOS FINALES LOS SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO DE BAJO CONSUMO DE ENERGÍA SE PROBARON EN EL IER Y FUERON PRESENTADOS A CONSTRUCTORES Y AL GOBIERNO DEL ESTADO DE MORELOS LA HERRAMIENTA ENER-HABITAT FUE PRESENTADA A CONSTRUCTORES Y GOBIERNO FEDERAL. ACTUALMENTE YA TENEMOS MUCHOS USUARIOS REGISTRADOS EN LA PÁGINA WEB.