José García Serrano 3º ESO

VIVIENDA SOSTENIBLE

Edita: CEP de Almansa (Albacete)Depósito legal: AB-642-2009ISBN: 978-84-692-8279-3

VIVIENDA SOSTENIBLE

• PROPUESTA DE TRABAJO.• TEMPORALIZACIÓN.• 1. SISTEMA HÍBRIDO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA.

– Elementos componentes.– Materiales y presupuesto.– Esquemas eléctricos.– Construcción.

• 2. SISTEMA SOLAR PASIVO CON APERTURA AUTOMÁTICA DE VENTANAS.– Elementos componentes.– Materiales y presupuesto.– Esquemas eléctricos.– Vistas.– Construcción.

ÍNDICE

VIVIENDA SOSTENIBLE

• 3. APROVECHAMIENTO SOLAR TÉRMICO.– Elementos componentes.– Materiales y presupuesto.– Esquemas eléctricos.– Construcción.

• CONCLUSIONES.

ÍNDICE

PROPUESTA DE TRABAJO

VIVIENDA SOSTENIBLE

Se plantea el diseño y la construcción de una “VIVIENDA SOSTENIBLE”.

El proyecto engloba las siguientes partes:A. SISTEMA HÍBRIDO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA.

B. SISTEMA SOLAR PASIVO CON APERTURA AUTOMÁTICA DE VENTANAS. C. APROVECHAMIENTO SOLAR TÉRMICO.

A. SISTEMA HÍBRIDO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA.

Se basa en el diseño de un sistema alternativo o renovable que incluye una central eólica y una central solar fotovoltaica. Con la energía eléctrica suministrada por estas fuentes de energías renovables, iluminamos la “vivienda sostenible” mediante dos LED. Además, el mismo sistema híbrido integra un sistema convencional de generación de electricidad, constituido por un generador de corriente continua, para las situaciones especiales en las que no se pueda generar electricidad por medios alternativos o renovables.

B. SISTEMA SOLAR PASIVO CON APERTURA AUTOMÁTICA DE VENTANAS.

Constituye en sí la propia construcción de la estructura de la vivienda con parámetros correctos de diseño. Inclinados hacia una adecuada orientación, con una distribución apropiada de sus ventanas y espacios, potenciando la utilización de materiales naturales y reutilizables, es decir, una vivienda diseñada para reducir al máximo la entrada de energía y materia provenientes del exterior. Asimismo, hemos propuesto la construcción de un sistema de ventanas automáticas, que nos permitirá la apertura o el cierre automático de las aperturas situadas en la techumbre de la vivienda, asociando así, la mejora ambiental de las viviendas con la aplicación de la domótica en las edificaciones.

C. APROVECHAMIENTO SOLAR TÉRMICO.

Configura el diseño de un sistema solar térmico, que está constituido por un captador solar, por un circuito solar y por el depósito de acumulación. Además en el mismo sistema de aprovechamiento solar térmico, hemos integrado un dispositivo que nos va a permitir la recogida de agua de lluvia. Permitiéndonos calentar agua para el consumo. Con este aprovechamiento solar, claramente vamos a reducir el consumo de energía externa, agua y recursos naturales.

TEMPORALIZACIÓN

VIVIENDA SOSTENIBLE

TRIMESTRE/ SESIONES

PARTE DEL PROYECTO CONTENIDOS PRINCIPALES

TRIMESTRE 1º/ 9 SESIONES

SISTEMA HÍBRIDO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Resolución de problemas tecnológicos, materiales plásticos, generación de la corriente eléctrica, electrónica básica, la energía eléctrica y su transformación.

TRIMESTRE 2º/ 15 SESIONES

SISTEMA SOLAR PASIVO CON APERTURA AUTOMÁTICA DE VENTANAS

Montajes eléctricos sencillos: inversor del sentido de giro, energía y medio ambiente, automatismos.

TRIMESTRE 3º/ 9 SESIONES

APROVECHAMIENTO SOLAR TÉRMICO

Energías renovables, desarrollo sostenible.

1. SISTEMA HÍBRIDO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICAELEMENTOS COMPONENTES

VIVIENDA SOSTENIBLE

SISTEMA RENOVABLE:

CENTRAL EÓLICA CENTRAL SOLAR FOTOVOLTAICAGóndola. Generador eléctrico.Multiplicador.Eje de baja velocidad.Eje de alta velocidad.Rotor del aerogenerador.Palas del rotor. Manivela.Rueda circular de madera.Área de barrido: 176 cm².Torre.

Células solares fotovoltaicas. Tipo: policristalinas de 0,5 V. Ip=200mA. Dimensiones: 55x35 mm. Cantidad: 6 células.Módulo fotovoltaico. Ángulo de inclinación: 35º.Área disponible: 250 cm².Radiación Solar Global media diaria anual: mayor o igual a 5,0 kWh/m².Ángulo de acimut: 0º (orientación sur)

SISTEMA CONVENCIONAL: GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

Pila. 4,5 V.

1. SISTEMA HÍBRIDO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

ELEMENTOS COMPONENTES

VIVIENDA SOSTENIBLE

ENERGÍA ELÉCTRICA PROPORCIONADA

Valores teóricos calculados/valores reales medidos. (condiciones optimas de sol y viento)

Sistema renovable Sistema convencional

Central eólica 0,7 V/ 0,79 VGenerador de

corriente continua (pila)

4,5 V/4,27 VCentral solar fotovoltaica

3 V/ 2,55 V

Total electricidad: 3,7 V/3,31 V Total electricidad: 4,5 V/4,27 V

Anotación: hemos realizados algunos cálculos de diseño con el software de sistemas fotovoltaicos PVSYST V4.33 y la aplicación informática de la Comisión Europea: PVGIS.

1. SISTEMA HÍBRIDO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

MATERIALES Y PRESUPUESTO

VIVIENDA SOSTENIBLE

DENOMINACIÓNCantidad

(ud)Precio (€/ud)

Total(€)

Tubo de plástico. PVC. 25 mm de diámetro exterior y 210 mm de longitud. 1 0,81 0,81

Multiplicador y generador eléctrico. i=23/1. 1 4,75 4,75

Célula solar fotovoltaica. 0,5V. Ip=200mA. 6 2,5 15

Pila. 4,5V. 1 0,60 0,60

Diodo LED. Rojo y ambar. 2 0,17 0,35

Conmutador doble de dos posiciones. 1 0,81 0,81

Transistor NPN BD 135. 1 0,35 0,35

Resistencia de 1 kOhmio. 1 0,10 0,10

Interruptor unipolar. 1 1,41 1,41

1. SISTEMA HÍBRIDO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

MATERIALES Y PRESUPUESTO

VIVIENDA SOSTENIBLE

DENOMINACIÓNCantidad

(ud)Precio (€/ud)

Total(€)

Barra redonda de 6 mm de diámetro y 40 mm de longitud. 1 0,37 0,37

Contrachapado de 3 y 5 mm. - - 1,5

Listones cuadrados de 10x10 mm. Longitud 240 mm. 1 0,37 0,37

Cables eléctricos . Diámetro 0,5 mm. 3 m 0,3 €/m 0,90

Otros (barras de silicona, clavos y/o tornillos de 3 mm de diámetro y 10 mm de longitud, regleta de conexión).

- - 1,50

TOTAL (CON IVA) 28,8

1. SISTEMA HÍBRIDO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

ESQUEMAS ELÉCTRICOS

VIVIENDA SOSTENIBLE

1. SISTEMA HÍBRIDO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

CONSTRUCCIÓN

VIVIENDA SOSTENIBLE

TORRE

GÓNDOLA

GENERADOR Y MULTIPLICADOR

ROTOR

1. SISTEMA HÍBRIDO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

CONSTRUCCIÓN

VIVIENDA SOSTENIBLE

CÉLULAS FOTOVOLTAICAS

MÓDULO SOLAR FOTOVOLTAICO

CENTRAL EÓLICA

GENERADOR DE CORRIENTE CONTINUA

CENTRAL SOLAR FOTOVOLTAICA

VIVIENDA SOSTENIBLE2. SISTEMA SOLAR PASIVO

CON APERTURA AUTOMÁTICA DE VENTANASELEMENTOS COMPONENTES

CAPTACIÓN SOLAR DIRECTA

Fachada sur. Ventanal situado en la planta primera.Voladizo que proyecta sombra en verano.

Fachada norte. Ventanas automáticas en el techo de la vivienda.

Fachada este.Puerta de acceso y pequeña ventana en la parte superior.Nota: no es recomendable que aparezcan huecos, ya que en invierno no se producirían captaciones y en verano no son deseables.

Fachada oeste. No hemos diseñado ningún hueco, ya que en verano las captaciones no son nada deseables porque se produciría un calentamiento excesivo de la vivienda.

Nota: hemos incorporado en todas las ventanas, láminas transparentes de plásticos termoplásticos celulósicos (acetato de celulosa), ya que son transparentes a la radiaciones del Sol y opacas a las que emiten los cuerpos del interior (efecto invernadero) permitiéndonos así calentar la vivienda.

VIVIENDA SOSTENIBLE2. SISTEMA SOLAR PASIVO

CON APERTURA AUTOMÁTICA DE VENTANASELEMENTOS COMPONENTES

DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA CAPTADA

Convención natural. Aberturas que garantizan el reparto del calor de la

primera planta a la segunda. Ventilación natural cruzada.

Respirador del techo. Rejillas

ACUMULACIÓN ENERGÉTICA

Aislamiento de muros, solera y cubierta.

Con poliestireno expandido de 5 mm de grosor (se plantea como alternativa utilizar corcho natural, fibras de celulosa o incluso cartón).

Rotura de puente térmico.

Material aislante (poliestireno) entre las dobles láminas de plástico empleadas en los ventanales.

Aislamiento de puertas y ventanas.

Doble puerta de acceso.Contraventanas de madera.

VIVIENDA SOSTENIBLE

2. SISTEMA SOLAR PASIVO

CON APERTURA AUTOMÁTICA DE VENTANAS

ELEMENTOS COMPONENTES

VENTANAS AUTOMÁTICAS

Circuito eléctrico. Inversor del sentido de giro de un motor con conmutador doble y parada por finales de carrera.

Mecanismo de transmisión y transformación de movimiento.

Sistema tornillo-tuerca. Varilla roscada (tornillo) unida al eje del motor reductor, que al girar produce el desplazamiento longitudinal (movimiento rectilíneo) de la tuerca en la que va enroscado.

Tiempo apertura o cierre de ventanas: • Valor teórico calculado: 6,34 segundos (estimando que el motor gire a 700 rpm). La velocidad lineal que siguen las ventanas es de 0,63 cm/seg. • Valor real medido: 15 segundos ( 0,27 cm/seg).

VIVIENDA SOSTENIBLE

2. SISTEMA SOLAR PASIVOCON APERTURA AUTOMÁTICA DE VENTANAS

MATERIALES Y PRESUPUESTO

DENOMINACIÓNCantidad

(ud)Precio (€/ud)

Total(€)

Motor con reductora. i=23/1. 1 4,75 4,75

Varilla roscada 4 mm de diámetro y longitud aproximada de 150 mm. 1 0,82 0,82

Finales de carrera. 2 0,6 1,2

Pila. 4,5V. 1 0,60 0,60

Listones cuadrados de 10x10 mm . Longitud 240 mm. 1 0,37 0,37

Listones cuadrados de 20x20 mm. Longitud 240 mm. 1 0,64 0,64

Conmutador doble de dos posiciones. 1 0,81 0,81

Alargador de ejes de 4 mm. 1 1,40 1,40

VIVIENDA SOSTENIBLE

2. SISTEMA SOLAR PASIVOCON APERTURA AUTOMÁTICA DE VENTANAS

MATERIALES Y PRESUPUESTO

DENOMINACIÓNCantidad

(ud)Precio (€/ud)

Total(€)

Aglomerado de 7 mm de 450x200 mm. - - 1,5

Contrachapado de 3 y 5 mm. - - 1,5

Regleta de conexión. 1 0,50 0,50

Cables eléctricos . Diámetro 0,5 mm. 3 m 0,3 €/m 0,90

Otros (silicona, clavos y/o tornillos, poliestireno expandido de 5 mm de grosor, láminas de plástico de polietileno de baja densidad, tuercas de 4 mm, bisagras).

- - 1,5

TOTAL (CON IVA) 16,49

VIVIENDA SOSTENIBLE

2. SISTEMA SOLAR PASIVOCON APERTURA AUTOMÁTICA DE VENTANAS

ESQUEMAS ELÉCTRICOS

VIVIENDA SOSTENIBLE

2. SISTEMA SOLAR PASIVOCON APERTURA AUTOMÁTICA DE VENTANAS

VISTAS

VIVIENDA SOSTENIBLE

2. SISTEMA SOLAR PASIVO

CON APERTURA AUTOMÁTICA DE VENTANAS

CONSTRUCCIÓN

AISLAMIENTO DE MUROS

PLANTA SEGUNDAPLANTA

PRIMERA

PAREDES EXTERIORES TECHUMBRE VENTANAS AUTOMÁTICAS

VIVIENDA SOSTENIBLE

3. APROVECHAMIENTO SOLAR TÉRMICO

ELEMENTOS COMPONENTES

INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA (circulación forzada)

Colector solar térmico

Caja de madera con orificio en el extremo inferior para la entrada de agua fria y superior para la salida de agua caliente. Diámetro de orificios: 6 mm.

Aislante térmico (poliestireno expandido).

Absorbedor, formado por láminas metálicas de hojalata reciclada procedentes de latas y botes.

Tubos de latón de 3 mm de diámetro interior y 5 mm de diámetro exterior. Longitud de 90 mm.

Cubierta transparente. Formada por láminas de plástico (polietileno de baja densidad).

VIVIENDA SOSTENIBLE

3. APROVECHAMIENTO SOLAR TÉRMICO

ELEMENTOS COMPONENTES

INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA (circulación forzada)

Depósito acumulador de calor.

Depósito de almacenaje del agua calentada en el colector solar. Botella de agua de plástico de polietileno de alta densidad de color azulado.

Receptor de agua de lluvia.

Canal construido empleando un tubo de plástico de PVC de 25 mm de diámetro. Sujeción de la canal a la techumbre se realiza mediante alambre de hierro galvanizado de 1 mm de diámetro.

Conducciones de agua.

Tubos de plástico negro o transparente. Longitud 100 cm.Diámetro interior-exterior: 4 mm y 6 mm respectivamente.

Bomba de agua. Recomendable la utilización de una bomba de agua comercial. Funcionamiento entre 3 y 9 voltios.

VIVIENDA SOSTENIBLE

3. APROVECHAMIENTO SOLAR TÉRMICO

MATERIALES Y PRESUPUESTO

DENOMINACIÓNCantidad

(ud)Precio (€/ud)

Total(€)

Interruptor unipolar. 1 1,41 1,41

Tubos de latón de 3 y 5 mm de diámetro interior-exterior. Longitud 90 mm. 4 0,80 3,22

Bomba de agua. 3-9 voltios. 1 14,2 14,2

Tubos de plástico flexible negro o transparente de 4 mm y 6 mm de diámetro interior-exterior. Longitud: 100 cm.

1 0,84 0,84

Llave de paso para tubo de diámetro interior de 4 mm(empleados en microriego). 1 0,3 0,3

Tubo de plástico de PVC de 25 mm de diámetro exterior y 300 mm de longitud. 1 0,81 0,81

Contrachapado de 3 mm. - - 1,5

VIVIENDA SOSTENIBLE

3. APROVECHAMIENTO SOLAR TÉRMICO

MATERIALES Y PRESUPUESTO

DENOMINACIÓNCantidad

(ud)Precio (€/ud)

Total(€)

Listones cuadrados de 10x10 mm. Longitud: 240 mm. 1 0,37 0,37

Cables eléctricos . Diámetro 0,5 mm. 3 m 0,3 €/m 0,90

Otros (barras de silicona, clavos y/o tornillos, poliestireno expandido de 5 mm de grosor, láminas de plástico de polietileno de baja densidad, láminas metálicas, botella de agua de plástico de polietileno de alta densidad, alambre de hierro galvanizado de 1 mm).

- - 1,5

TOTAL (CON IVA) 25,05

VIVIENDA SOSTENIBLE

3. APROVECHAMIENTO SOLAR TÉRMICO

ESQUEMAS ELÉCTRICOS

VIVIENDA SOSTENIBLE

3. APROVECHAMIENTO SOLAR TÉRMICOCONSTRUCCIÓN

BOMBA DE AGUA

CONDUCCIONES

DEPÓSITO ACUMULADOR/RECEPTOR

COLECTOR SOLAR TÉRMICO

CANAL DE AGUA

VIVIENDA SOSTENIBLE

CONCLUSIONESVIVIENDA SOSTENIBLE

Con el diseño y la construcción del proyecto “vivienda sostenible”, vamos a adentrarnos en la transmisión de valores ambientales en la escuela, centrados en el ahorro, la autosuficiencia y la eficiencia. Intentado establecer una estrecha relación entre la tecnología, el medio ambiente y la sociedad. Contribuyendo a fomentar la sostenibilidad en nuestras vidas, y afrontando retos que mejoren el agotamiento de los recursos fósiles, el cambio climático y la preservación de recursos naturales. Todo ello, mediante la integración de contenidos de 3º de la ESO.

José García Serrano