rehabilitaciÓn energÉtica de la fachada · rehabilitaciÓn energÉtica de la fachada 1. ......

REHABILITACIN ENERGTICA DE LA FACHADA

DOBLE FACHADA INTELLIGLASS VS

SATE

REHABILITACIN ENERGTICA DE LA FACHADA

1. Simulacin del comportamiento del edificio estado actual - Datos de partida

- Anlisis de resultados

- Propuestas de mejora : comportamiento trmico de la fachada

2 . Mejora de la resistencia trmica de cerramientos opacos y transparentes

a) Estrategias pasivas : Sistema SATE

- Ahorros energticos y reduccin de GEI segn espesor de aislamiento: 2-4-6-8

cm

- Flujo de caja con los distintos espesores propuestos : Inversin inicial y ahorros.

b) Estrategias activas y pasivas : Sistema INTELLIGLASS

- Cmo funciona ? qu pasa cuando el agua circula ?

- Posibilidades de integrar sistema Intelliglass en fachada.

- Propuesta

- Eficiencia del sistema

- Opcin 1: El sistema parado, el agua no circula. Comparaciones con SATE

- Opcin 2 : El sistema hidralico en circulacin

DOBLE FACHADA INTELLIGLASS VS SATE

1. Simulacin del comportamiento del edificio estado actual

- Datos de partida

- Anlisis de resultados

- Propuestas de mejora : comportamiento trmico de fachadas

- Datos de partida_ubicacin

Edifcio N 3 C/ Tuy C/ Rivadavia

Barrio de San Jos de Valderas. Alcorcn

L 40 22 32 Altitud : 690m

- Datos de partida_descripcin del edificio

- Datos de partida_ simulacin

- Superficie til por vivenda : 64 m2

- Superficie construida por planta : 1498 m2

- Sueperficie construida total : 7490 m2

- Ocupacin : 4 personas por vivienda.

- Ganancia interna por iluminacin : 8 W/m2 x 100 lux, luminarias suspendidas y programacin

de uso de 19 a 23.

- Ventilacin natural y contnua durante todas las horas del ao : 4 l / pers

- Existencia de infiltarciones de 1 r.h

- Consumo energtico de los aparatos elcticos que encontramos en la vivienda.

- Ganacia interna de los equipos elctricos : 15 W/m2, programacin de utilizacin de 8 h

diarias

- ACS: 88 l/pers/da. Temperatura de entrega 65. Programacin de ocupacin. Fuente

generadora de calor caldera convencional de gas natural.

- Sistema de calefaccin : calderas convencionales individuales de gas natural. Antigedad de

ms de 25 aos COP : 0,5 . Tipo : radiante-convectivo (fraccin radiante de 0,3). T de

consigna 21.

- No se ha considerado sistema de

refrigeracin.

Infografa_ Simulacin de un portal

- Datos de partida_ simulacin

Las soluciones constructivas de la envolvente trmica son las siguientes:

CUBIERTA: U = 1,763 W/m2k

Forjado de 20 cm cermico (autrtico tipo nico)

Hormign de pendiente con un mnimo de 10 cm.

Capa de polibreal

Capa de hormigoncillo impermeabilizado 3cm, armado con tela metlica.

Pavimento baldosn cataln

CERRAMIENTOS EXTERIORES: U = 3,018 W/m2k

Enlucido de yeso e=2cm

Bloque de hormign prefabricado relleno de hormign. e =20cm

Enfoscado de mortero de cemento e= 2cm en cara exterior.

SUELO SOBRE EL TERRENO: U = 1,635 W/m2k

Forjado sanitario sobre cmara ventilada

Forjado de bovedillas cermicas, incluida capa de compresin

para una carga total de 400 Kg/cm2.

Material de agarre e = 5cm

Pavimento de baldosa hidrulica 25x25cm

ACRISTALAMIENTOS : U = 5,6 W/m2k

Vidrio sencillo de 4mm

Carpintera de aluminio sin R.P.T

Infografa_ Simulacin de un portal

Anlisis de resultados_ simulacin

Consumo

energtico

Casi la mitad de los consumos 47% provienen del sistema de calefaccin

siendo un ratio anual de 121, 7 KWh/ m2 ao

Anlisis de resultados_ simulacin

Balance energtico

La mayores prdidas de

energa se producen en los

muros exteriores.

El segundo punto ms

conflictivo son las prdidas

de enega por las

infiltarciones del edificio ( 1 r/

h para edificios de ms de 10

aos)

Propuestas de mejora _ comportamiento trmico de la fachada

1 MEDIDA DE AHORRO Y MS EFECTIVA :

- Mejora de la resistencia trmica de de los cerramientos opcos de la envolvente trmica.

2 MEDIDA

- Mejora de la permeabilidad al aire de la envolvente trmica

LO CONSEGUIMOS : AISLAMIENTO POR EL EXTERIOR, CON ESPECIAL CUIDADO EN LA

EJECUCIN EN OBRA CON CINTAS ADHESIVAS RESITENTES PARA LAS ZONAS DNDE SE

POSIBILITA LA ENTRADA DE AIRE EXTERIOR: unin entre premarco de ventanas y puertas con

cerramientos exteriores, caja de persianas..

PERMEABILIDAD AL AIRE CONFIGURADA EN EL SIMULADOR POR LAS MEJORAS

EXPUESTAS PASA DE SER DE 1 A O, 6 r/h


a) Estrategias pasivas : Sistema SATE

- Ahorros energticos y reduccin de GEI segn espesor de aislamiento: 2-4-6-8 cm

- Flujo de caja con los distintos espesores propuestos : Inversin inicial y ahorros.

Sistema SATE_Ahorros

energticos

Ahorros conseguidos segn espesor de aislamiento trmico que instalamos por el exterior

- Aislamiento trmico utilizado poliestireno expandido (E.P. S )

- Conductividad trmica: 0,037 W/m2 K

Obtenemos unas transmitancias trmicas con los muros exteriores rehabilitados :

e = 2 cm U : 0,840 W/ m2 K

e = 4 cm U : 0,646 W/ m2 K

e = 6 cm U : 0,446 W/ m2 K

e = 8 cm U : 0,361 W/ m2 K

Sistema SATE_Ahorros

energticos

Podemos observar que los mayores ahorros se consiguen en la solucin de aislamiento trmico

de 0 a 2 cm y de 2 a 4cm , despus la lnea se va convirtiendo en una asntota horizontal.

Sistema SATE_Flujo de caja

Para estudiar la solucin ms rentable se ha realizado un estudio de flujo de caja con cada uno de los

espesores propuestos.

Para ello se ha tenido en cuenta la inversin inicial y los ahorros energticos anuales que obtenemos con cada

espesor

Precio considerado de gas natural : 0,0489365 euros / KWh

Sistema SATE_conclusiones


b) Estrategias activas y pasivas : Sistema INTELLIGLASS

- Cmo funciona ? qu pasa cuando el agua circula ?

- Propuesta

- Otras posibilidades de integrar sistema Intelliglass en fachada.

- Eficiencia del sistema

- Opcin 1: El sistema parado, el agua no circula. Comparaciones con Sistema SATE

- Opcin 2 : El sistema hidralico en circulacin

Sistema INTELLIGLASS_ cmo funciona ?

TODA LA RADIACIN SOLAR ( EN TODOS SUS ESPECTROS) SE CONVIERTE EN CALOR AL SER ABSORVIDA POR ELEMENTOS DE CERRAMIENTO DE FACHADA EL VIDRIO FILTRA LA RADIACIN ULTRAVIOLETA Y PARTE DEL INFRARROJO, EL AGUA FILTRA PRCTICAMENTE TODO EL INFRARROJO, ENTONCES A TRAVS DE UN ACRISTALAMIENTO CON CMARA DE AGUA SOLO ENTRA RADIACIN DEL ESPECTRO VISIBLE

ULTRAVIOLETA < 400nm VISIBLE 400 < < 700nm INFRARROJOS > 700nm VIDRIO : OPACO VIDRIO : TRANSPARENTE VIDRIO : TRANSPARENTE AGUA : TRANSPARENTE AGUA : TRANSPARENTE AGUA : OPACA

Sistema INTELLIGLASS_ cmo funciona ?

Cerramiento constituido por lminas transparentes traslcidas que forman una cmara por

la que puede circular o permanecer agua en reposo, dependiendo de las necesidades de

captacin solar, calefaccin o refrigeracin.

Para la circulacin del lquido esta cmara estar conectada a un circuito impulsado por una

bomba que acccionada intermitentemente por un sistema domtico, recircular el lquido por dicha cmara.

Sistema INTELLIGLASS_ qu pasa cuando el agua

circula?

En un vidrio con cmara de agua lo que ocurre es que al absorber el agua ms radiacin infrarroja que el vidrio,

disminuye la radiacin total incidente, como un 55% de lo que penetra en el espacio. Ha disminuido el efecto

invernadero pero no se ha eliminado.

El calor es absorbido por el agua, y despus de haber eliminado es ganancia trmica, puede ser aprovechado

para otros sistemas de precalentamiento de agua.

Sistema INTELLIGLASS_ qu pasa cuando el agua

circula?

Al circular agua , la temperatura exterior deja de ser relevante a lo hora de determinar el flujo

de calor que atraviesa un Radiaglass.

La energa aportada o eliminada por los paneles de vidrio, es proporcional a la diferencia de

temperaturas entre el agua en circulacin y la temperatura interior

Sistema INTELLIGLASS_ Posibilidades de integrar en fachada

a) Unidad de ventana completa planteada como sustitucin de hueco obsoleto o con necesidad de ser cambiado.


b) Doble ventana alineada con fachada. Se propone exterior para eludir la complejidad de acoplamiento que el universo de soluciones tradicionales nos plantea.


c) Doble ventana separada de la fachada. Mirador a modo de extensin bioclimtica.

Sistema INTELLIGLASS_ Posibilidades de integrar en fachada _PROPUESTA

Se plantea un balcn corrido que abarque la totalidad de la vivienda


Fachada sureste : Balcn corrido Fachada noroeste : Fachada ventilada


PANEL DE VIDRIO CON APERTURA 6+6 / 16 AIRE / 6+6 / 16 AGUA / 6+6

Sistema INTELLIGLASS- Eficiencia del sistema

Al disponer de MAYOR SUPERFICIE DE INTERCAMBIO DE RADIACIN: EL APORTE DE ENERGIA

NECESARIO PARA CALENTAR O ENFRAR ES MENOR. Debido a la REDUCCIN DE SALTO TRMICO, EL

COP DE LA BOMBA GEOTRMICA AUMENTA. Funcionamiento similar al de un suelo radiante pero con la

ventaja de que en invierno me aprovecho de las ganacias de energa solar y en verano reducimos el aporte solar

al no tener radiacin directa hacia los huecos.

INVIERNO : VERANO :

TEXT: 6 T SALIDA DEL AGUA 45 COP BOMBA: 2,8 TEXT: 35 T SALIDA DEL AGUA 7 COP

BOMBA: 2,5

TEXT: 6 T SALIDA DEL AGUA 35 COP BOMBA: 3,8 TEXT: 35 T SALIDA DEL AGUA 18 COP

BOMBA: 2,75

Sistema INTELLIGLASS- Eficiencia del sistema

Sistema INTELLIGLASS - Opcin 1: El sistema parado, el agua no circula, se encuentra parada en

el interior de la cmara. Foco de calor GEOTERMIA

SIMULACIN TRMICA:

Se ha realizado con el sistema parado sin circulacin de agua, ya que con circulacin de agua

debera haber diseado un detallado HTC que tendramos que configurar en energy plus, con

programaciones, en el curso no hemos llegado a estudiar.

DATOS DE PARTIDA:

VALOR DE U RADIAGLASS: 0,58 W/ m2K SATE 4CM: O,64 SATE 6CM:0,44 CM

TEMPERATURA DE CONSIGNA CALEFACCIN: 21

TEMPERATURA DE CONSIGNA REFRIGERACIN: 23,5

COMBUSTIBLE: ELECTRICIDAD

COP DE LA BOMBA (de calor geotrmica): 4

Hemos cambiado el input de las instalaciones de climatizacin con respecto a las utilizadas en

SATE, (antiguas calderas individuales convencionales de gas natural) por una bomba geotrmica,

introduciendo nicamente los datos de combustible y COP de la bomba. El comportamiento trmico

del terreno como acumulador de energa no lo puedo disear en Design Builder.

Si hubiramos mantenido la antigua instalacin ya que la U de nuestro nuevo cerramiento es de

0,58 W/ m2K y SATE 4CM: O, 64 SATE 6CM: 0,44 CM. Los ahorros conseguidos estaran

entre un SATE 4 CM y un SATE 8CM.



Radiaglass SATE 8cm SATE 2cm

Consumimos mucho ms en generar electricidad para el espacio e iluminacin que en generar

calor.

Comparando grficas observamos que la generacin de calor a travs de la bomba geotrmicca es

de 4616,88 , un 82% menos que la solucin de aislamiento con fachada SATE 8cm y un 87%

menos que con SATE 2cm



CONCLUSIONES:

- EN INVIERNO GRACIAS A LAS GANANCIAS SOLARES Y A LA INERCIA TRMICA DEL

TERRENO LOS CONSUMOS DE COMBUSTIBLE SON MUY REDUCIDOS.

- EN VERANO DISMINUIMOS LA RADIACIN DIRECTA YA QUE RADIAGLASS CONSIGUE

UN FACTOR SOLAR DE 0,3 .

AL REDUCIR LAS CARGAS TRMICAS Y CON LA INERCIA TRMICA ACUMULADA

CONSEGUIMOS CONFORT CON MUY POCA REFRIGERACIN

Sistema INTELLIGLASS - Opcin 2: Agua en circulacin. Foco de calor GEOTERMIA

El sistema cuenta con dos circuitos: primario y secundario

SISTEMA PRIMARIO: bomba de circulacin y un intercambiador geotermico, ( bomba de

calor geotermica ) para calentar o enfrar agua. Intercambia, almacena y disipa la energa que

capta o cede el sistema secundario, ya sea de calefaccin o enfriamiento.

.

SISTEMA SECUNDARIO : circulador que distribuye el agua tratada por colectores y que llega a

las unidades terminales, los vidrios de fachada.

- Los fluidos de los circuitos no se mezclan.

- Vidrios ya vienen preparados con el orificio de entrada y salida .

- Perfilera que lleva ya integrados los tubos de agua que lo abastecen.

- Conexin entre el interior de la cmara y la tubera se hace por medio de una pieza especial

que

se adapta al perfil separador de los vidrios.

- Perfil cuenta con unas perforaciones diseadas en funcin del caudal de agua que circula por

todas las superficies radiantes del proyecto.

- El lquido atraviesa los orificios de salida y es recogido por el distribuidor de tubo de 32mm.

- La salida del colector est conectada a una bomba de circulacin, la cual impulsa el lquido

hasta el intercambiador de calor dnde se disminuye eleva su tempertura.

- La conexin con las tuberas es posterior a la instalacin del vidrio.

- El controlador de la temperatura interior se realiza desde una centralita ( escondida en un

armario

registrable que regula tanto la temperatura de impulsin y retorno del agua, como el caudal de

los vidrios.


La red hidralica consta de tres circuladores por vivienda. Cada uno de estos circuladores est conectado a un

grupo de paneles que se distribuyen por altura conectando tanto los paneles de fachada sureste con los paneles de

fachada noroeste. Circulador 1; abastece a paneles que estn por debajo de la lnea de ventana, circulador 2;

abastece a paneles que se encuentran a la altura de la ventana y circulador 3; abastece a paneles colocados por

encima de la lnea de ventanas. El circulador se encuentra situado en un armarito registrable en el saln de 40 cm

de ancho.


HOMOGEINIZACIN DE FACHADAS:

Los paneles de vidrio de la fachada Sureste estn conectados en serie con los paneles de vidrio de

la fachada Noroeste as conseguiremos una distribucin de temperaturas uniforme con lo que se

eliminan las zonas fras o calientes y se genera una emisin de calor muy uniforme en todo el

edificio.

INERCIA TRMICA DE FACHADAS:

El cerramiento es ligero y sin embargo la inercia trmica es variable en funcin de la circulacin del

agua. De esta forma estamos sustituyendo los elementos msicos del edifico por un foco

geotrmico de temperatura estable. El ahorro energtico as consguido es enorme.

Aumenta la inercia trmica de la vivienda, ya que las condiciones ambientales del recinto son

prcticamente constantes independientemente de la variacin de las condiciones exteriores sin

requerir prcticamente aportes de fro o calor.


DETERMINACIN DEL CAUDAL DE DISEO:

A partir de las condiciones interiores de confort se calculan los caudales de diseo.

VERANO: CARGA TRMICA 724,4 W/ m2 POR RADIACIN SOLAR DIRECTA

Q : io x x S

NOROESTE Q : 724 W/ m2 x 21m2 x 0,5 = 7602 W

SURESTE Q : 800 W/ m2 x 27m2 x 0,5 = 10800 W

CAUDAL NECESARIO POR METRO CUADRADO:

CAUDAL : i0 / C AT P dnde AT es el salto en la geotermia: 8C.

CAUDAL: 1,29 l/min/m2 = 1,3 l/min/m2

Todo el clculo posterior se hace en funcin de este caudal mximo.

Definiendo el caudal mximo 1,3 l/min por el distribuidor circulan 31,2 l/min y por

cada rama deben circular como mximo 7,2 l/ min. Por la tubera de 32mm

pueden circular como mximo 32 litros/min y por tanto en ningn momento se

sobrepasa el lmite y las prdidas de carga permanecen acotadas. El lmite para

la tubera de 20 mm se encuentra en 8 l/min, lmite que no es superado en

la instalacin.


SISTEMA GEOTRMICO:

Aprovechamosl a energa inherente del subsuelo que es capaz de mantener a una cierta profundidad la

temperatura constante durante todo el ao.

El sistema se compone de sondas de capatacin ( tubos de polietileno de alta densidad) cuya funcin es el

intercambio de calor con la tierra.

El sistema de captacin previsto ser cerrado y de tipologa vertical, es decir se ejecutarn pozos para la instalacin

de sondas de aproximadamente 100 metros de profundidad cada una y el circuito de conexin con el

intercambiador se alojar en un patio ingls junto a la excavacin de las sondas.

CONDICIONES INTERIORES DE CONFORT:

Verano: Temperatura operativa 23- 25 Humedad relativa 45 - 60%

Invierno: Temperatura operativa 21- 23 Humedad relativa 40 -50%

CARGAS TRMICAS INVIERNO : 118.706,49 kWh

CARGAS TRMICAS VERANO : 69598,8 KWh

DEMANDA DE CALEFACCIN : 120.000 KW/h

POTENCIA CALORFICA DEL TERRENO: 40 / 60 W POR METRO DE PROFUNDIDAD.

NECESARIOS : 24 POZOS : 2400 METROS ( tomando 50 W/ m de profundidad.)


Opcin 1_ sondas verticales


Opcin 2_ sondas horizontales formando espiras :

Necesitamos una potencia baja pero tener mucho espacio disponible. Se llama configuracin Slinky, es una

variante de la horizontal consistente en disponer la tubera formando bucles o espiras. Se emplea para la mayor

longitud de intercambiador con la menor esxcavacin posible.

Son de 2m de dimetro separadas 5 metros entre s con tubos de polietileno de 1 a 1,5 cm de dimetro.


ESQUEMA DE

PRINCIO

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