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Especial calderas de condensación
¡El calor
aprovechado al máximo!
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Principios básicos de la condensación |
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La Condensación
El proceso de condensación es un
cambio de fase de una sustancia del estado gaseoso (vapor) al estado
líquido. Este cambio de fase genera una cierta cantidad de energía llamada
"calor latente". El paso de gas a líquido depende, entre otros factores, de
la presión y de la temperatura. La condensación, a una temperatura dada,
conlleva una liberación de energía, así el estado líquido es más favorable
desde el punto de vista energético.

Figura 1. Ejemplo del
ciclo de condensación |
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Comparemos los distintos sistemas
Con una caldera
clásica de tipo atmosférico, una parte no despreciable de dicho calor
latente es evacuada por los humos, lo que implica una temperatura muy
elevada de los productos de combustión del orden de 150°C. La utilización de
una caldera de condensación permite recuperar una parte muy grande de ese
calor latente y esta recuperación de la energía reduce considerablemente la
temperatura de los gases de combustión para devolverle valores del orden de
65°C limitando así las emisiones de gas contaminantes.
Poder
Calorífico Inferior (PCI) y Poder Calorífico Superior (PCS)
El poder
calorífico inferior (PCI) indica la cantidad de calor que se puede producir
con una cierta cantidad de combustible (sólido, líquido o gaseoso). Con este
valor de referencia los productos de combustión están disponibles en estado
gaseoso.
El poder calorífico superior (PCS) contiene en comparación con el poder
calorífico inferior un porcentaje de energía añadido en forma de calor por
condensación de vapor de agua, el llamado "calor latente".
Utilizaremos como
ejemplo un metro cúbico de gas.
Rendimiento
caldera superior al 100 %
La caldera de
condensación debe su denominación al hecho de que, para producir el calor,
utiliza no sólo el poder calorífico inferior PCI de un combustible sino
también su poder calorífico superior PCS. Para todos los cálculos de
rendimiento, las normas europeas retuvieron como hace referencia el PCI.
Utilizando el PCI para describir una caldera de gas de condensación,
conseguimos rendimientos superiores a 100 gracias a la restitución del calor
latente que representa el 11 %. Este método representa el solo medio de
comparación entre las calderas clásicas y las calderas de condensación. Con
relación a las calderas modernas a temperatura baja, es posible obtener
rendimientos superiores del 15 %. Con relación a las instalaciones antiguas,
los ahorros de energía pueden alcanzar el 40 %. Si se compara la utilización
de energía de las calderas actuales con temperatura baja con la de las
calderas gas a condensación, obtenemos el balance que sigue en calidad de
ejemplo:
Calor por
condensación (calor latente)
Con gas natural,
la parte de calor por condensación es el de11 % con relación al PCI. Este
valor queda inutilizado sobre las calderas a baja temperatura. La caldera de
gas por condensación permite la utilización continua de este potencial de
calor, gracias a la condensación del vapor de agua.
Pérdidas
por los vapores (calor sensible)
De las calderas a
baja temperatura sale vapor a temperaturas relativamente elevadas entre 150
y 180ºC, produciéndose así una pérdida de calor de alrededor del 6 al 7 %.
La disminución
importante de la temperatura del vapor sobre las calderas de condensación a
gas (temperaturas que pueden descender hasta 30º) permite la utilización de
la parte de calor sensible del gas de combustión y reduce de manera
importante las pérdidas por vapor.
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Las
virtudes de la condensación |
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La
principal virtud de las calderas de condensación es que
produce agua caliente a baja temperatura
(40-60°C), con un alto rendimiento.
Como hemos
explicado en el apartado
Principios Básicos de la Condensación, el rendimiento de estas
calderas resulta ser superior al 100% (medido en las condiciones
tradicionales, sobre el poder calorífico inferior), lo que puede
resultar chocante, pero que es cierto. Sobre el poder calorífico
superior (teniendo en cuenta el calor latente del agua) es, por
supuesto, un rendimiento inferior al 100%.

El
poder calorífico inferior, que no tiene en cuenta el calor de
condensación del agua, se definió como el máximo calor que se podía
obtener en una combustión racional sin poner en peligro la caldera.
Como
consecuencia de la menor temperatura del agua preparada, los emisores
finales del calor deben tener mayor superficie de intercambio
(radiadores más grandes) o ser de baja temperatura (suelos radiantes o
calefacción por aire).
En
definitiva, permite obtener una cantidad de calor mayor a
igualdad de combustible quemado, con un ahorro evidente.
El
aspecto medioambiental y la reducción de contaminantes
Las
calderas de condensación emiten una menor cantidad de sustancias
contaminantes que una caldera convencional: los consumos pueden
reducirse hasta el 30%, y las emisiones de NOx y CO hasta el 70%, lo
que la convierte en un producto respetuoso con el Medio Ambiente.
En
respuesta a la conciencia internacional de los efectos nefastos sobre
el medio ambiente vinculados a la actividad humana, los diferentes
representantes de los países industriales así como de los países en
vías de desarrollo, se reunieron en Kyoto en 1997 para definir un plan
de acción con el fin de limitar las emisiones contaminantes de gases
de efecto invernadero, que contribuyen al proceso de recalentamiento
del planeta.
Europa se
comprometió a reducir un 8% las emisiones de gases de efecto
invernadero para el próximo 2010. El compromiso de España es el de no
incrementar las emisiones más de un 15% sobre el nivel de 1990.
Estadísticamente el impacto medioambiental del uso de la energía en el
sector doméstico es responsable de más del 25% de las emisiones de CO2
a la atmósfera. Con las calderas a condensación, las emisiones
contaminantes que contribuyen al efecto invernadero resultan 3 veces
inferiores a las normas europeas vigentes, en respeto de los acuerdos
de Kioto.
Además,
unidas al empleo de la energía solar constituyen una solución mucho
menos contaminante y más economica, puesto que la solar es una energía
gratuíta, más allá del coste de la intalación.
Las
calderas de condensación en Europa
Países como
Holanda, Alemania o el Reino Unido han impulsado el uso de calderas de
condensación, cuyas estadísticas de consumo reflejan unos porcentajes
el 90, 70 y 71 por ciento, respectivamente. Mientras, en Francia,
Italia y España, estos porcentajes son del 9, 6 y 0'4 por ciento,
respectivamente.
Según el anuario publicado por Ambienteyclima, en nuestro país se
vendieron en 2005 alrededor de 2.000 unidades de calderas de
condensación.
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Diferentes tipos de calderas de condensación |
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Con el fin de
explotar el calor latente del vapor de agua contenido en los gases de
combustión, estos últimos deben ser enfríados hasta una temperatura por
debajo del punto de rocío. El aumento de la superficie de intercambio
permite enfríar bastante los productos de combustión, permitiendo así la
recuperación de dicho calor latente.
El sistema de
enfriamiento de los productos de combustión (el condensador) puede
estar, integrado en la caldera o separado de ella.
Ejemplos de
condensador integrado: |
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Figura 1.
Ejemplo de caldera suelo
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Figura 2.
Ejemplo de caldera mural
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Ejemplo de condensador no integrado en la caldera. Este condensador se
coloca sobre el lugar de salida de los gases de combustión de la
caldera: |
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Figura 3.
Ejemplo de condensador separado
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Un ejemplo de
la economía de explotación:
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Zona
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CON CLIMA CONTINENTAL
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Tipo de habitación
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CASA
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Superficie en m2
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160
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118,9
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107,25
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Temp. Mini. Ext. en °C
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-15
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-15
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-15
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Temps Int. en °C
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20
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20
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20
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Consumo en kWh/año
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25 692
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19 093
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17 222
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Rendimiento Caldera clásica
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90% sobre PCI
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81% sobre PCI
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90% sobre PCI
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81% sobre PCI
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90% sobre PCI
|
81% sobre PCI
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Rendimiento caldera de
condensación
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109% sobre PCI
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98% sobre PCI
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109% sobre PCI
|
98% sobre PCI
|
109% sobre PCI
|
98% sobre PCI
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Consumo en kWh/año por una
caldera clásica
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31 719
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23 571
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21 262
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Consumo en kWh/año por una
caldera de condensación
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26 217
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19 482
|
17 573
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Diferencia
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5 502
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4 089
|
3 688
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Diferencia en %
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17,35%
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Verdades y
mentiras sobre las calderas de condensación |
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Por falta de costumbre o
por desconocimiento, España continúa atrás en la instalación de
calderas de condensación en comparación con otros países europeos como
Inglaterra o Alemania. En muchas ocasiones esta falta de decisión por
parte de los usuarios de instalar una caldera de condensación se debe
a que en torno a este tipo de calderas, circulan una serie de mitos
que en la mayoría de los casos carecen de fundamento.
Veamos
algunos de los más comunes:
-
Las calderas de condensación son demasiado caras
El precio
de las calderas de condensación se ha reducido considerablemente en
los últimos años. Hoy en día podemos adquirir una caldera de
condensación al mismo precio que una caldera convencional. Además, la
inversión merece realmente la pena si tenemos en cuenta el ahorro de
combustible que este tipo de calderas garantiza a medio-largo plazo.
-
No son compatibles con sistemas ya instalados
Falso. Las
calderas de condensación pueden instalarse sin ningún problema
sustituyendo una instalación anterior y son perfectamente compatibles
con radiadores y suelo radiante. Tan sólo debe llevarse a cabo una
buena limpieza del antiguo sistema de calefacción.
-
Su instalación es muy complicada
La única diferencia entre una
caldera de condensación y una convencional es que las primeras
necesitan un desagüe para los restos de la condensación, consistente
en un simple tuvo de PVC. Por otra parte, su emplazamiento no tiene
por qué ser distinto al de las calderas convencionales. Lo único que
se debe tener en cuenta que el vapor que surge de la condensación
puede ser visible en determinadas ocasiones, con lo que conviene
colocar la salida de gases en un lugar donde no moleste éste vapor.
-
Sólo obtienen un buen rendimiento cuando condensan
No es
cierto. Siempre tendrán mejor rendimiento que una caldera convencional
estén condensando o no. Una caldera de condensación obtiene una
eficiencia de rendimiento de entre un 84 y un 92 por ciento, comparado
con una caldera tradicional, que obtiene un 78 por ciento y una
caldera antigua que obtiene de 55 a 65 por ciento.
-
Las calderas de condensación requieren radiadores más grandes
Nada más
lejos de la realidad. En la gran mayoría de las instalaciones, los
radiadores son ya de gran tamaño. Existe una ventaja marginal
aproximadamente del 3 % que puede ser obtenida al aumentar el tamaño
de los radiadores para un nuevo sistema, lo que facilitaría
ligeramente la vuelta del agua refrigerada a la caldera y maximizaría
el tiempo gastado en la condensación, pero esto es por lo general poco
rentable y poco práctico.
-
Son menos fiables
Falso. En
Estados Unidos se lleva utilizando este tipo de caldera desde los años
80. En nuestro país todavía no son muy utilizadas, pero la tecnología
actual y los años de experiencia en otros países europeos demuestran
que este tipo de calderas funcionan igual de bien que las calderas
tradicionales.
-
Son difíciles de mantener y reparar
No es
cierto. La única diferencia con las calderas convencionales es que hay
que asegurarse de que el tubo de extracción esté limpio mientras esté
en activo.
-
Si no se instalan tantas calderas de éste tipo es porque no hay mucha
oferta
Falso. El
de las calderas de condensación es un mercado en alza en nuestro país.
Existen una gran variedad de marcas que ofrecen calderas de
condensación de diferentes características y cualidades. Consulte
siempre a su instalador de confianza que le recomendará el modelo que
mejor se adapte a sus necesidades.
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Monográfico patrocinado por:
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Climatización y Eficiencia Energética
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1.- Cimatización es energía
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Todo
sistema de climatización consume energía, ya sea ésta del tipo no
renovable (la mayoría de los casos) o renovable. Cuanta más energía
necesitamos para alcanzar y mantener los condiciones de confort en un
edificio menos eficiente será su sistema de climaización ( en términos
energéticos) y mayor será su impacto ambiental. El consumo de energía de
un sistema de climatización depende, dados un clima y una condiciones de
sitio determinados, de los siguientes parámetros:
1) Diseño del edificio considerado en su orientación, forma, materiales
tipo y dimensión de huecos y carpinterias, etc.
2)Utilización de mecanismos de aislamiento e inercia térmica
3) Tipos de infiltraciones y ventilación
4) Usos y constumbres de los usuarios
5)Disponibilidad de sistemas de gestión
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2.- Impacto ambiental
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Climatización es energía y energía es impacto ambiental. El uso de
energías no renovables ( de origen fósil y nuclear especialmente), comporta
el bombeo incesante de recursos naturales que estamos agotando y no podemos
reponer nunca más. Emplear energías no renovables es también lanzar al aire
grandes emisiones de CO2, causa principal del cambio climático que sufrimos,
subidas de temperaturas, dehielo, temporales, inundaciones, etc.
El consumo energético de climatización en una vivienda estandard, supone el
45% de la energía y el 39% de las emisiones de CO2 asociadas totales.Por
tanto:
1) Diseñar el sistema de climatización para el mínimo consumo energético
2)Utilizar el máximo posible de energías renovables.
¿Cúanto y qué tipo de energía consume su sistema de climatización? |
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3.- Clima y climatización
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Los
edificios son barreras a la lluvia, al viento y a veces filtros sutiles a
luz y el calor. Muchos de ellos se proyectan ignorando las condiciones
del clima y luego su climatización se resuelve a puro consumo energético.
Cada uno de los tipos climáticos (cálido-seco, cálido-húmedo, frío,
templado, etc. ) implica una caracterización básica que permita plantear las
grandes líneas arquitectónicas.Así mismo es importante conocer el microclima
y las condiciones del entorno inmediato ( una pendiente al sur o al norte
puede significar más de 3º C de diferencia de temperatura, por ejemplo). El
sol, el viento y la lluvia no deben ser ignorados sino tenidos en cuenta en
el proyecto, pués allí comienza la estartegia de climatización del edificio.
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4.- Parámetros del confort
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El
clima, para decirlo de un modo simplificado, depende de cuatro parámetros
objetivos: temperatura del aire, radiación de las superficies, humedad
relativa y velocidad del movimiento del aire. La combinación correcta
entre los cuatro ( y no solo entre temperatura y humedad del aire) crea
las condiciones de confort humano que pueden establecerse con temperaturas
de aire entre 15 y casi 30ºC. No obstante, hablar de clima es también
hablar de la forma que cada uno de nosostros lo percibe, que varía de
cultura y hasta de persona en persona. Una climatización bien resuelta
debería permitir la regulación de los cuatr factores objetivos y además
disponer de suficiente flexibilidad ( regulación, confort, sectorización,
etc.) como para adaptarse adistintos usuarios.
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5.- Más energías renovables |
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Estamos
acostumbrados casi exclusivamente a la electricidad y al gas como las
fuentes de energía, aunque el futuro está en aquellas otras que tienen
origen en el sol: eólica, solar fotovoltaica, solar térmica, biogás,
biomasa, etc. Estas fuentes de energía, además de no agotar recursos
ni contaminar, son las que más crecen en todo el mund: eólicas, 30%,
fotovoltáica 21,5%( mientras tanto el gas natural lo hace en un 2,2%, el
petroleo en 1,3%, y las nucleares en 0,6%). Si bien aún no podemos hablar
de una sustitución energética sostenible total, las renovables cada vez se
usan más, gracias al desarrollo competitivo del sector, el afloramiento de
los costes ambientales de las no renovables y las ayudas económicas ( por
ejemplo del IDAE y del ICAEN)
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6.-
Menos energías fósiles y nucleares |
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El
pico máximo del petroleo se sitúa en 2010, y a partir de allí habrá
menos crudo y cada vez será más caro. La alternativa nuclear, como sabemos,
implica graves riesgos de escapes radiactivos y la generación de unos
residuos, también radioactivos durante milenios. Es urgente entender que ya
estamos frente a un cambio energético que implica asumir: 1) La
racionalización del uso de la energía y 2) el desarrollo de las energías
renovables.
Con todo, hay energías no renovables más eficientes que otras: un KWh
eléctrico supone entre 2 y 2,5 veces más emisiones de CO2 que la misma
potencia térmica generada por gas natural o gasóleo, que aún puede
optimizarse mediante sistemas de cogeneración (energía y calor), por ejemplo |
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7.-Evaluación energética |
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Hasta
hace poco tiempo predecir la demanda y el consumo energético de la
climatización( también de la iluminación, los materiales, etc.) de un
edificio requería largos y complejos estudios. Actualmente y gracias al
desarrollo de programas informáticos como Transis, Calener, Líder, etc. es
posible simular el comportamiento energético de un edificio en menos
tiempo y de forma más accesible. Una vez "construido" un edificio
virtual mediante estos programas ( y en forma paralela al proceso del
proyecto) sabemos cúanta energía necesitará para funcionar. Jugando con su
orientación, tipo de envolvente, uso, parámetros de confort, sistema de
climatización, etc. podemos optimizarlo sucesivamente hasta encontrar las
alternativas energéticamente más eficientes, que aportarán ahorros
ambientales ( y económicos) muy significativos durante toda su vida útil
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8.-Orientación del edificio |
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El
rechazo o la captación de energía por parte de las diferentes fachadas del
edificio a lo largo de las estaciones del año junto con la resolución
constructiva del mismo(huecos, tipos de acristalamiento, aislamiento e
inercia térmica, etc.) en cada una de las orientaciones puede aumentar
o reducir significativamente las necesidades de cañefacción y
refrigeración de manera que la demanda energética disminiya sin
sacrificar confort.
El aprovechamiento de la radiación solar hasta 1.700kwh/año en la
península íberica, se logra optimizando la orientación sur respecto a una
orientación media este-oeste, pudiendo de esta manera alcanzarse hasta un
34% de ahorro en consumo de calefacción, lo quee representa un 14% de
energía y un 11% de emisiones de CO2 totales para una vivienda estandard.
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9.-Consideraciones sobre la envolvente |
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La
piel del edificio es una interfaz energética. Puede captar orechazar
la energía solar, conservar o disipar la energía del sistema de
climatización artificial, ayudar o perjudicar a una correcta ventilación
natural. factores todos que repercutirán sensiblemente en las necesidades
energéticas de climatización. Existen numerosos mecanismos para resolver
correctamente la envoltura pero cuyo conocimiento y uso son aún
incipientes. El diseño de la protección solar, la disposición del
aislamiento, el aprovechamiento del muro como colector y almacenador de
calor, la cubierta como captadora de energía térmica y fotovoltaica, la
utilización de acristalamientos selectivos y otros filtros solares y los
mecanismos de refrescamientos de la estructura por ventilación natural y
forzada desde las fachadas frias, entre otros, pueden ayudarnos a
disminuir las necesidades de climatización artificial.
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10.-Aislamiento térmico:conservación de la energía |
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Primer mecanismo térmico que preserva condiciones de confort regulando
el intercambio energético entre el ambiente interior y el exterior,
disminuyendo las transferencias térmicas por transmisión de la envolvente
( soleras, muros,y cubiertas) y la eliminación de puentes térmicos
combinada con el doble acristalamiento con cámara de aire ( considerando
un 25% de la superficie de fachadas) se puede ahorrar hasta un 27% en
cinsumo de calefacción ( 11% por aumento del aislamiento y 16% por doble
acristalamiento). Tal reduccióm implica un 11% menos de energía y un 9%
menos de emisiones de CO2 totales para el caso de vivienda estándar.
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11.-Inercia térmica:uso diferido de la energía |
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Segundo mecanismo térmico que se encuentra presente en los sistemas
constructivos habituales, la inercia térmica que suele ser ignorada
por completo. La inercia térmica es la capacidad que tienen las grandes
masas de materiales de alta densidad ( estructura de hormigón, muros de
ladrillos, etc.) para conservar le energía térmica que les llega y
liberarla en tiempo diferido, colaborando a disminuir las demandas de
calefacción y de refrigeración. Mecanismos tales como el invernadero o el
muro trombe, valiéndose de la conductividad térmica y del espesor de los
diferentes materiales, permiten administrar la energía solar con retards
de factor 0,3-0,7, demanera tal que ésta es absorbida cuando el calor
sobra en el ambiente y, por el contrario, es emitida cuando hace falta.
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12.-Mecanismos para el control solar |
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Tercer mecanismo térmico, que no solemos tener muy presente. La
búsqueda de la transparencia y la ligereza a menudo olvida que lo primero
que hay que hacer con la radiación solar excesiva, en vez de
contrarestarla con refrigeración, es evitarla. En la península íberica,
donde la radiación solar es elevada, en gran parte del año la sombra es
imprescindible. A veces,lo olvidamos y no tenemos en cuenta el ejemplo de
la arquitectura tradicional que contaba con gran cantidad de filtros que
permitian reducir o tamizar gran parte de la radiación. Un mismo estudio
de potencia frigorífica, dependiendo del tipo de edificio y
acristalamiento, puede dar una necesidades de refrigeración ( y por tanto
energía) de hasta un 50% menores si hay mecanismos de protección solar.
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13.-La buena ventilación |
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Cuarto mecanismo térmico, también algo olvidado, que puede ayudar a
eliminar el calor excednte. Tradicionalmente hemos utilizado la
ventilación para aumentar la velocidad del movimiento del aire y la
disipación del calor del cuerpo, pero actualmente contamos con nuevas
aplicaciones que permiten bajar sustancialmente la temperatura interior de
verano a través de :
1)Inyección natural o forzada de aire de la fachada fria (ventilación
cruzada direccional) o enfriado naturalmente ( por evaporación de agua,
túnel ba jo tierra, etc,) y
2) Ventilando de la misma manera la estructura del edificio ( por
exposición de la misma al ambiente interior, mediante forjados alveolares
ventilados, etc.).
Ambas alternativas han hecho posible prescindir del aire acondicionado,
aún bajo temperaturas de hasta 28ºC y humedades relativas del orden del
50-60%.
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14.-Sistemas de calefacción |
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Agotadas las posibilidades de la calefacción natural ( mecanismos de
ivernadero, muro trombe, trampas de aire caliente, etc.), la elección
del sistema de calefacción es muy importante para la eficiencia
energética. Las alternativas más eficientes son las que utilizan
energías renovables ( biogás, solr térmica, biomasa), calderas
centralizadas de alto rendimiento de condensación a gas, bajas
temperaturas de funciionamientp e inercia térmica ( como suelo radiante) y
bombas de calor centralizadas a gas ( en segunda instancia eléctricas). La
combinación de calderas de condensación con la mejora de la resistencia
térmica de los cerramientos ( grosor del aislamiento más vidrio cámara)
permite reducir el consumo energético y las emisiones asociadas de la
calefacción hasta un 47%.
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15.-Sistemas de refrigeración |
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Agotada
la refrigeración natural ( ventilación de la estructura, inyección de aire
enfriado naturalmente, etc.) la alternativa artificial más eficiente es
la bomba de calor a gas en instalaciones colectivas y eléctrica en
instalaciones individuales. Permite ahorrar, en una vivienda estándar,
hasta 475 KWh(eléctricos) año con respecto a otras tecnologías. Es
importante no utilizar refrigerantes basados en gases CFC o HFC, que dañan
el ozono de la atmósfera, el cual actúa como un filtro de las radiaciones
solares nocivas.
Un sistema interesante pero no suficientemente desarrollado es la absorción,
que aprovecha el calor ambiental y no utiliza fluidos refrigerantes para
producir aire frio. En el norte de Europa también han dado buenos resultados
los sistemas de superficies radiantes haciendo circular por ellos agua fría. |
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16.-Integrar el sistema |
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.jpg) |
La
centralización y la gestión domótica del sistema permiten regular la
aportación de calefacción y refrigeración, adecuando los flujos a las
demandas de cada parte del edificio en función de la temperatura
exterior, la orientación, el tipo de uso, la ocupación, las pautas de
confort, la zonificación, el horario, el control de los cerramientos, la
tarifa de energía, etc., aumentando o disminuyendo la generación en los
equipos que producen el calor o el frío. Se ajustan así los consumos,
necesidades y pérdidas, lo que implica un gran aumento de la eficiencia
del sistema en su conjunto. Dependiendo del clima, el tipo de edificio, el
sistema instalado y la gestión, se puede alcanzar( para calefacción) e
iluminación) hasta un 30% de ahorro energético.
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