1
INTERCANVI D’ENERGIA I MATÈRIA
CHRISTOPH PETERS CONSTRUCCIÓ II 6.10.2008 LA SALLE (CURS 2008-2009)
TEORIA DE L’EMBOLCALL
NOM DE LA CLASSE
1. Introducció 1.1. Necessitat d’actuació1.2 Criteris d’edificació sostenible
2. Conceptes bàsics 2.1. Condicions del confort tèrmic2.1. El transport de calor2.1. Potència - Demanda – Consum
3 Paràmetres de gestió de l’energia3.1. Inèrcia3.2. Aïllament3.3. Radiació i control solar3.4. Ventilació
ÍNDEX: INTERCANVI D’ENERGIA I MATÈRIA
2
NOM DE LA CLASSEAUGMENT D’EMISSIONS DE CO21.Introducció – 1.1.Necessitat d’actuació
Augment d’emissions de CO2a l’Estat Espanyol 1990 - 2008
Crisis what crisis ?
NOM DE LA CLASSECONSUM ENERGÈTIC A L’EDIFICACIÓ1.Introducció – 1.1.Necessitat d’actuació
3
NOM DE LA CLASSE
Ús il·limitat d’il·luminació artificial Sistemes de refrigeració per pal·liar la manca de protecció solar
Alt ratio superfície – volum – transmissió elevadaManca de densitat urbana – necessitat de transport (públic)
URBANISME I ARQUITECTURA 1.Introducció – 1.1.Necessitat d’actuació
NOM DE LA CLASSECONSUM ENERGÈTIC A L’EDIFICACIÓ1.Introducció – 1.1.Necessitat d’actuació
Source: Global Mapping of Greenhouse GasAbatement Opportunities up to 2030
Building Sector deep diveVattenfall - June 2007
4
NOM DE LA CLASSE
Font: Life-Cycle Cost Analysis (LCCA)Sieglinde Fuller
CICLE DE VIDA DELS EDIFICIS 1.Introducció – 1.1.Necessitat d’actuació
NOM DE LA CLASSE
Edificació CTE / DEE
41%
0%
58%
1%
MaterialesConstrucciónUsoDeconstrucción
Habitatge d'alta eficiència energètica
54%
1%
44%
1%MaterialesConstrucciónUsoDeconstrucción
Consum d’energia en habitatges per fases de cicle de vida segons estàndard d’edificació
Font: Estudi sobrereducció de CO2 en 60 habitatges a Tossa de Mar, promotor Incasol.
Sabaté associatsArquitectura i Sostenibilitatwww.saas.cat
CICLE DE VIDA DELS EDIFICIS 1.Introducció – 1.1.Necessitat d’actuació
5
NOM DE LA CLASSE
Font: La contribució de l’habitatge de Catalunya a la reducció d’emissions de gasos efecte hivernacleInstitut Cerdà – Novembre 2005
CONSUM ENERGÈTIC DE L’HABITATGE1.Introducció – 1.1.Necessitat d’actuació
NOM DE LA CLASSEDEMANDA ENERGÈTICA A BARCELONA
Demanda energètica dels edificis residencials a Barcelona segons el Pla de Millora Energètica (2003) de la ciutat:
• Calefacció: 31-37 kWh/m2 (a 84% dels habitatges)
• Casc antic: 50 kWh/m2,
• Nova construcció: 14 kWh/m2
• Refrigeració: 6 -10 kWh/m2
• Nova construcció: 20,3 kWh/m2
Tendències:
• Millora del comportament tèrmic hivernal
• Empitjora del comportament tèrmic a l’estiu
1.Introducció – 1.1.Necessitat d’actuació
6
NOM DE LA CLASSEDEMANDA ENERGÈTICA A BARCELONA
Demanda energètica dels edificis d’oficines a Barcelona segons el Pla de Millora Energètica (2003) de la ciutat:
• Edificis “vells”:
• Calefacció: 37 kWh/m2
• Refrigeració 65 kWh/m2
• Edificis “nous”:
• Calefacció: 8 kWh/m2
• Refrigeració: 81 kWh/m2
1.Introducció – 1.1.Necessitat d’actuació
NOM DE LA CLASSE
Decret d’Ecoeficiència en Edificis (14.02.2006) Regional 15.08.2006Codi Tècnic de l’Edificació (27.03.2006) Nacional 28.09.2006Certificació Energètica d’Edificis (30.04.2007) Nacional 30.10.2007
ENERGIA
LEGISLACIÓ RECENTMENT ACTUALITZADA1.Introducció – 1.1.Necessitat d’actuació
7
NOM DE LA CLASSEQUALIFICACIÓ ENERGÈTICA D’EDIFICIS1.Introducció – 1.1.Necessitat d’actuació
NOM DE LA CLASSE
1. Ús de materials de baix impacte ambiental i que per a la seva producciói reutilització, reciclatge o destrucció necessitin menys energia possible.
2. Reducció de demanda energètica de l’edifici mitjançant el disseny arquitectònic i especial atenció a la composició de la pell del edifici.
3. Ús de sistemes eficients de climatització i il·luminació.
CRITERIS D’UNA EDIFICACIÓ SOSTENIBLE 1. Introducció - 1.2. Criteris d’una edficació sostenible
4. Aprofitament dels recursos naturals, incorporant sistemes d’ús de aigua de pluja i aigües grises, i instal·lacióde sistemes d’energies renovables (solars tèrmics i fotovoltaics).
5. Introducció d’un sistema de gestióde l’edifici per a ajustar al màxim els consums a les necessitats (Building Management System).
8
NOM DE LA CLASSE
Paràmetres de confort: una combinació de temperatura, humitat relativa, moviment de l’aire, activitat, roba, etc.
confortable
CONDICIONS DE CONFORT TÈRMIC2. Conceptes bàsics .- 2.1 Condicions del confort tèrmic
NOM DE LA CLASSE
1
EL TRANSPORT DE CALOR 2. Conceptes bàsics .- 2.2 El transport de calor3. El transport del calor
Conducció: transport de calor per excitació molecular que es dona entre sòlids que es troben en contacte
Convecció: transport de calor per moviment de les molècules. Es dona en líquids o gasos
Radiació: transport de calor per radiacions electromagnètiques, pot desplaçar-se pel buit. Tot material calent és un emissor de radiacions i tot material més fred pot esdevenir-ne un embornal
El flux d’energia és la quantitat d’energia transportada per unitat de temps, on: I T és flux d’energia∆Q és increment d’energia∆t és increment de temps
La seva unitat habitual és el Watt (1 J/s); abans les kilocalories/hora (1 kcal/h=1’16 W).
tQIT ∆
∆=
9
NOM DE LA CLASSEDIAGRAMA DE ZONES DE CONFORT2. Conceptes bàsics .- 2.1 Condicions del confort tèrmic
NOM DE LA CLASSE
Rabat
Cairo
AlgiersTunis
TiranaAnkara
Beirut
Barcelona
Source: www.meda-corpus.net
AVERAGE TEMPERATURE (ºC)
0
5
10
15
20
25
30
35
JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC
BEOGRAD (13,2 ºC)DAMASCUS (16,4 ºC)CAIRO (21,9 ºC)NOUAKCHOTT (27,1 ºC)BARCELONA (15,8 ºC)
TEMPERATURA MÈDIA ANUAL 2. Conceptes bàsics .- 2.1 Condicions del confort tèrmic
10
NOM DE LA CLASSE
Dades meteorològiques d’influència:
• Ubicació: Latitud, longitud and altura sobre el nivell del mar.
• Temperatura: mitja mensual, màxima i mínima mitja, màxima i mínima absoluta. Oscil·lació tèrmica.
• Humitat: relativa i absoluta.
• Condicions del cel: hores diàries de sol, nubositat, nombre de dies clars i tapats, etc.
• Vent: Freqüència, direcció i velocitat.
• Precipitacions
• Radiació solar: Directa, difusa, reflectida.
Microclimes:
• Ubicació: Efecte d’illa de calor.
• Distància al mar: Capacitat d'emmagatzematge de calor de l’aigua, brises i vents.
• Altura sobre el nivell del mar: Reducció de temperatura amb l’altura, augment de radiació solar, reducció de humitat absoluta.
• Topografia: Radiació solar, vents, boira, precipitacions.
• Vegetació: Reducció de la velocitat del vent, augment de humitat relativa, reducció de temperatura per evaporació.
DISSENYAR AMB EL CLIMA2. Conceptes bàsics .- 2.1 Condicions del confort tèrmic
NOM DE LA CLASSE
QV
QT
QS
QT
Qi
Q
19-26 ºC
1
BALANÇ TÈRMIC 2. Conceptes bàsics .- 2.1 Condicions del confort tèrmic
11
NOM DE LA CLASSEPOTÈNCIA – DEMANDA - CONSUM 2. Conceptes bàsics .- 2.3 Potència, demanda i consum
• Potència màxima o càrrega(W): Valor de ∆Q/∆t més gran en el transcurs de l’any,través de tot l’embolcall de l’edifici, tenint en compte TOTS els mecanismes de transport i emmagatzematge d’energia (conducció, radiació, inèrcia i convecció). Es diferencien les càrregues de calefacció de les de refrigeració.
•Demanda (J o kWh): Energia necessària per mantenir l’edifici a unes determinades condicions de confort interiors al llarg de l’any.
•Consum (J o kWh): Energia utilitzada per mantenir l’edifici a unes determinades condicions de confort interiors al llarg de l’any.
DEMANDACONSUM =
RENDIMENT SISTEMES DE SUPORT ENERGÈTIC
Embolcall => DemandaEmbolcall & sistemes de suport => Consum
NOM DE LA CLASSE
Inèrcia tèrmica: Capacitat d’un cos d’emmagatzemar calor. És l'estratègiafonamental en climes mediterranis amb un fort contrast dia/nit i en cultures de construcció mineral.
Aïllament: Control de la resistència al pas d’energia tèrmica d’un punt a un altre per conducció o convecció, a traves de la substitució del material o de la modificació del seu gruix. Aparició de façanes multicapa i materialsespecialistes.
Control solar: A base de interposar o no una barrera a la radiació, o modificar les característiques dels elements transparents, podem afavorir o evitar elsguanys tèrmics. Aquest és un aspecte essencial tant per aprofitar la radiació a l’hivern com per limitar el sobreescalfament a l’estiu.
Ventilació: La ventilació te dos efectes: afavoreix els intercanvis amb el medii facilita el procés natural de refrigeració per evaporació. És un mecanismedesitjable en entorns calorosos i amb construccions de baixa massa termíca.
PARÀMETRES DE GESTIÓ DE L’ENERGIA3. Paràmetres de gestió de l’energia
12
NOM DE LA CLASSEINÈRCIA TÈRMICA - PRINCIPI3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.1 Inèrcia
TVCTmCQ e ∆××=∆××= ρ·
La inèrcia tèrmica és la capacitat que tenen els cossos d’emmagatzemar calor.
La capacitat calorífica depèn de la calor específica del material (Ce), el calor necessari per a elevar la temperatura d’una massa de 1Kg de material 1ºC, i de la seva massa.
Capacitat calorífica
Valors de referència:Ce (KJ/Kg.K) ρ (kg/m3) Ce. ρ
Aigua 4 1.000 4.000Fusta 2 500 1.000Formigó 1 2500 2.500Acer 0,5 7500 3.750
On. Q: Quantitat de calor acumulatCe: calor específica(KJ/Kg.K)m: massa (Kg)∆ T:increment de tempsV: volum (m3)ρ: densitat (kg/m3)
NOM DE LA CLASSEINÈRCIA TÈRMICA - TOVES3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.1 Inèrcia
Tot i que el calor específic de la pedra no és molt alt (0,7 KJ/Kg.K) les estructures de murs de fàbriques minerals aprofiten la seva gran massa per a generar una gran inèrcia tèrmica
13
NOM DE LA CLASSE
Vall M’Zab, Algèria Masia, Catalunya
INÈRCIA TÈRMICA3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.1 Inèrcia
NOM DE LA CLASSEINÈRCIA TÈRMICA3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.1 Inèrcia
14
NOM DE LA CLASSERick Joy. Convent Avenue Studios. (Tucson, Arizona, 1995-97). 3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.1 Inèrcia
NOM DE LA CLASSELes variacions tèrmiques externes, en travessar tancaments amb inèrcia, pateixen un retard o desfasament (ϕ) i una atenuació o amortiment (µ).
on e=gruix tancament; α=difussivitat;
f=freqüència d’oscil·lació tèrmica (1/24 hores).
Exemple: Paret de termoarcilla de 29cm. Ce =754 J/(kg·K), ρ=1500 kg/m3 , λ=0,203 W/(m·K)⇒ ϕ=15’8 hores i µ=0,016 (atenuació=100x(1-µ)=98’4%)
ϕ
µ
)··exp()( int
απµ fe
AmplitudAmplitude
ext
−==απ
ϕ··
1·2
)(f
ee =
ρλα·eC
=
INÈRCIA TÈRMICA
15
NOM DE LA CLASSEEames. Casa Eames. Pacific Palisades, Califòrnia, USA 1945
Construccions lleugers
La lleugeresa de les construccions realitzades amb materials orgànics o evolucionats fa que la seva inèrcia tèrmica sigui molt baixa, això afecta negativament en el seu comportament front a la calor i, especialment, a la radiació solar
3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.1 Inèrcia
NOM DE LA CLASSE
Dia d‘hivern assolellat
INÈRCIA TÈRMICA3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.1 Inèrcia
16
NOM DE LA CLASSE
Dia d‘estiu assolellat - finestres obertes
INÈRCIA TÈRMICA3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.1 Inèrcia
NOM DE LA CLASSE
Dia d‘estiu assolellat - finestres tancades
INÈRCIA TÈRMICA3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.1 Inèrcia
17
NOM DE LA CLASSEAÏLLAMENT
3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.2 Aïllament
xT
Sc ∆=Φ ·λ
Conductivitat
T int T ext
∆ X
L’aïllament és la resistència al pas d’energia tèrmica entre dospunts. Considerant exclusivament el transport a traves de la conducció del material, el seu valor depèn del gruix i d’un valor unitari anomenat conductivitat tèrmica (λ)
La llei de Fourier determina la relació entre el flux, el gruix i la conductivitat:
On. Φ. flux d’energiaλ: calor que passa per unitat de temps, d’àrea i de gruix, quan hi ha una diferència de temperatura de 1 ºC. (W/mºC).S: superfície del tancamentx: gruixT: increment de temps
λxR ∆=
De manera similar podem determinar la resistència unitària d’un sòlid al pas del calor, si S=1 i T=1s
NOM DE LA CLASSEAÏLLAMENT
3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.2 Aïllament
Valors λ de referència:
Metalls > 50Pedra, formigó, maó,vidre 1-10Fusta, fibres… 0’1-0’5Aïllaments <0’05
L’aïllament tèrmic alenteix l’intercanvi d’energia entre dos cossos però no n’impedeix el pas; de manera que si no hi ha aportació d’energia les temperatures exterior i interior s’acaben igualant.
L’increment d’aïllament pot obtenir-se a base d’incrementar el gruix dels tancaments o incorporant un gruix de material específic
18
NOM DE LA CLASSECAPACITAT D’AÏLLAMENT DE LA FUSTA
3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.2 Aïllament
NOM DE LA CLASSECAPES ESPECÍFIQUES D’AÏLLAMENT
3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.2 Aïllament
19
NOM DE LA CLASSEAire Elements constructius Aire
θe θiθse θsi
θe θi
Radiació
Convecció
Conducció
R se
Radiació
Convecció
Conducció
R si
e /1 1λ e /2 2λ e /3 3λ
R = e /Σ j jλn
j
R = R +R + RT se si
Resistència tèrmica superficial interior
Resistència tèrmica superficialexterior
R Rse siResistències tèrmiques internes R
Resistència tèrmica RT
R2 R3R1
[ ]WeTAQ ∆⋅⋅= λ
WKm
mKWmeR ⎥⎦
⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤
⎢⎣⎡=
λ2
/
KmW
eRU
T ⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
⋅== λ
21
Valors de λ (W/mK). : Metalls > 50Pedra, formigó, maó,vidre 1-10Fusta, fibres… 0’1-0’5Aïllaments <0’05
FLUX ENERGÈTIC – TANCAMENT OPAC3.. Paràmetres de gestió de l’energia
NOM DE LA CLASSE
d3 d1d2
θR
θe
.
...
. .
λ3 λ1λ2
hsi
hse
FLUX ENERGÈTIC – TANCAMENT OPAC3.. Paràmetres de gestió de l’energia
20
NOM DE LA CLASSEFLUX ENERGÈTIC – CÀLCUL DE TRANSMITÀNCIA3.. Paràmetres de gestió de l’energia
Façana Gruix Densitat Lambda Resistència U lím(m) (kg/m3) (W/m·K) (m2·K/W) Zona clima D3
Aire exterior 0.04Plafó de OSB 0.013 600 0.13 0.1000Llana d'ovella 0.060 35 0.043 1.3953Plafó de cartró-guix 0.013 1200 0.25 0.0520Aire interior 0.1300TOTAL 0.09 m 1.72 K·m2/W
U = 0.58 W/m2·KPonts tèrmics 25% U(+P.T.)= 0.73 W/m2·K 0,66 W/m2·K
CTE HE 1-31 Taula D.1
CTE HE 1-31 Taula E.1
CTE HE 1-3 Taula 2.2
Característiques dels materials i productes
La resistència tèrmica dependrà bàsicament de la resistència de la capa aillant.
Les capes conductores o les de poc gruix gairebé no influiran.
NOM DE LA CLASSEFLUX ENERGÈTIC – CÀLCUL DE TRANSMITÀNCIA3.. Paràmetres de gestió de l’energia
21
NOM DE LA CLASSEFLUX ENERGÈTIC – CÀLCUL DE TRANSMITÀNCIA3.. Paràmetres de gestió de l’energia
NOM DE LA CLASSE
Codi Tècnic de l’Edificació
FLUX ENERGÈTIC – CÀLCUL DE TRANSMITÀNCIA3.. Paràmetres de gestió de l’energia
22
NOM DE LA CLASSE
D1C1
D2C2
D3C3
B3A3
E1
C4B4A4
Codi Tècnic de l’Edificació
Barcelona: C2200 – 399 m: C1400 – 599 m: D1600 – 799 m: D1800 – 999 m: E1
Referència: 1 m
Sev
erita
tclim
àtic
a(e
stiu
)
Severitat climàtica (hivern)
Lleida: D3200 – 399 m: D2400 – 599 m: E1600 – 799 m: E1800 – 999 m: E1
Referència: 131 m
Girona: C2200 – 399 m: D1400 – 599 m: D1600 – 799 m: E1800 – 999 m: E1
Referència: 143 m
CLIMATOLOGIA A CATALUNYA SEGONS CTE3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.2 Aïllament
NOM DE LA CLASSETRANSMITÀNCIA MÀXIMA SEGONS CTE3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.2 Aïllament
Codi Tècnic de l’Edificació U (W / m2·K)
1,90 -3,10
1,90 -3,50
2,20 -4,40
2,70 -5,703,40 -5,70
Obertures
0,350,380,410,450,50Cobertes
0,480,490,500,520,53Terres
0,570,660,730,820,94Murs façana
Zona EZona DZona CZona BZona ATancament
La transmitància límit de les obertures varia en funció de l’orientació i el percentatged’obertures en relació a la façana
23
NOM DE LA CLASSE
xTS
tQI
CDCD ∆
∆=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
∆∆= ··λ
Ponts tèrmicspotencials
Exemple: Tancament de formigó amb aïllament interior (A= 10m2) i forjat senseaïllament (A= 0’8m2): λ(Fo)= 1, λ(Aïll)= 0’04, e(Fo)= 30cm, e(Aïll)= 5cm
HETEROGENITATS EN TANCAMENTS
3,00,13,0
55,1]04,005,0
0,13,0[
==
=+=
=
=
Forj
Tanc
R
R
12,9·]67,245,6·[]8,0·33,310·645,0·[ TTTITOT ∆≅+∆=+∆=
Pont tèrmic: Part del tancament substancialment mésconductora que la resta del tancament (exemples: fusteries metàl·liques, forjats sense aïllament…).
KmWU
KmWU
Forj
Tanc
·2333,3
3,01
·2645,0
550,11
==
==
=
=
3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.2 Aïllament
NOM DE LA CLASSEÚS D’AÏLLAMENTS A L’ESTAT ESPANYOL 3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.2 Aïllament
24
NOM DE LA CLASSE
Llana d’ovella 0,043 W/m·K (12% fibra de polièster)Font: Victermofitex
Cel·lulosa insuflada: 0,040 W/m·K (paper de diari, 10% Borax per resistència al foc i fungicida / insecticida)
AÏLLAMENTS DE BAIX IMPACTE AMBIENTAL3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.2 Aïllament
NOM DE LA CLASSE
9,944Cel·lulosa
65,0250Llana mineral
100,6387Poliestiré expandit
Emissions de CO2(kg/m3)
Energia primària(kWh/m3)
Aïllament
AÏLLAMENTS DE BAIX IMPACTE AMBIENTAL
Material GruixConductivitat
tèrmica Densitat Pes Emissions Preu(m) (W/m·K) Kg/m3 Kg/m2 kg CO2/m
2 €/m2
Poliuretà projectat in situ 0,02 0,035 35 0,72 7,45 5,17Poliestirè Expandit 0,04 0,035 30 0,51 8,58 7,77Poliestirè extruït 0,04 0,035 38 1,35 7,00 11,97Plafó rigid de suro 0,08 0,05 110 9,36 3,99 16,60Llana de roca, plafó semirígid 0,06 0,04 25 2,04 3,96 5,70Llana de roca L 040 amb barrera de vapor 0,06 0,04 25 1,52 2,38 4,16Llana de roca, plafó semirígid amb barrera de vapor 0,08 0,05 25 2,11 4,49 6,24Llana d'ovella 0,1 0,05 15 1,50 0,00 6,80Llana d'ovella 0,08 0,05 15 1,20 0,00 6,00Cel·lulosa injectada 0,1 0,04 45 5,00 1,80 7,00
3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.2 Aïllament
25
NOM DE LA CLASSE
xTS
tQI
CDCD ∆
∆=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
∆∆= ··λ
a)VARIABLE durant l’any o amb les condicions climatològiques!!
Exemple: potència de la radiació incident sobre 100 m2 de coberta ...• Dia d’estiu clar: > 12 kW• Dia d’hivern tapat: <0’5 kW
b) VARIABLE al llarg del dia:Durant la nit: 0kW
Radiació global = radiació directa + radiació difusa (anisotròpica + reflectida)
Estratègies aprofitament i control solar
1.300 W/m2
LA RADIACIÓ SOLAR 3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar
NOM DE LA CLASSE
+/-115º
70º
Estiu(25-jul)
+/- 70ºAngle sortida/ posta de sol (φ)
30ºAlçada màxima (θ)
Hivern(21-des)latitud 40º, nivell de mar
Trajectòria solar Angles solars
Azimut
Inclinació
LA RADIACIÓ SOLAR 3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar
26
NOM DE LA CLASSE
• A l’hivern, la radiació solar incideix sobre les façanes properes a l’orientació sud d’una manera més perpendicular que a l’estiu, quan el sol passa més alt.
• La façana sud rep més radiació solar a l’hivern que no pas a l’estiu (aproximadament el triple), malgrat que el dia és més llarg a l’estiu. A tall d’exemple, a 40º de latitud rebria aproximadament 3 kW/m2 el 21 de desembre i només 0,93 kW/m2 el 21 de juny.
• La radiació solar a les façanes est i oest és de l’ordre de 2,5 vegades més gran a l’estiu que a l’hivern.
• La façana nord rep molt poca radiació directa i únicament a l’estiu.
• Per la seva banda, la coberta rep aproximadament 4,5 vegades més radiació a l’estiu que no pas a l’hivern.
CLIMATOLOGIA – RADIACIÓ SOLAR 3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar
NOM DE LA CLASSECLIMATOLOGIA – RADIACIÓ SOLAR 3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar
CONTROL SOLAR
-Evitant guanys energètics
-Orientacions
APROFITAMENT SOLAR
-Guanys d’energia
-Orientacions
27
NOM DE LA CLASSE
Propietats: • λ·f = c ⇔ f = c/λ ⇔ Si λ↑⇔f↓ i si λ↓⇔f↑ (λ= longitud d’ona ; f =
freqüència), c= velocitat =3·108 m/s en el buit i en l’aire.• f↑⇒E↑ (E=energia)
Transport d’energia en forma d’ones electromagnètiques, degut a la temperatura absoluta dels cossos.
•D’ona curta <= Sol•D’ona llarga: exterior(<=parets externes, el cel, el terreny, elements circumdants) o interior(<= superfícies internes calentes).
CLIMATOLOGIA – RADIACIÓ SOLAR 3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar
NOM DE LA CLASSE
xTS
tQI
CDCD ∆
∆=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
∆∆= ··λ
Absorbida (A)
Transmesa (T)Reflexada (R)
Incident (I)
Emesa cap a l’exterior (Eext)
Emesa cap a l’interior (Eint)
I = R+T+A = R+T+E = R+T+Eint+Eext(A=E ⇔ equilibri tèrmic)
Factor solar:
IER
IETFS ext+−=+= 1int
1,00
Comportament d’un vidre d’aïllament tèrmic respecte l’aportació d’energia solar
INTERACCIÓ DE RADIACIÓ AMB MATERIAL3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar
28
NOM DE LA CLASSE
Font: La Veneciana de Saint Gobain
Un baix factor solar també comporta una transmissió lluminosareduïda.
PARÀMETRES DE VIDRES3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar
NOM DE LA CLASSE
Comportament d’un doble vidre amb persianes venecianes exteriorsrespecte l’aportació d’energia solar
Font: WAREMA Renkhoff GmbH
CONTROL DE RADIACIÓ SOLAR3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar
29
NOM DE LA CLASSE
Paràmetres que influeixen l’eficiència de la protecció solar
Comportament de l’usuari
Font: WAREMA Renkhoff
GmbH
Definició del valor Fccom a quocient de gtotal / g sense protecció solar
Fc = 0,20 / 0,80 = 0,25
CONTROL DE RADIACIÓ SOLAR3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar
NOM DE LA CLASSE
Paràmetres que influeixen l’eficiència de la protecció solar
Ubicació de la protecció solar: exterior, interior, entre les llunes
• Entre les llunes és tres a quatre vegades més eficient que interior• Exterior es set a deu vegades més eficient que interior
Font: WAREMA Renkhoff GmbH
Fc = 0,09 Fc = 0,6Fc = 0,21
CONTROL DE RADIACIÓ SOLAR3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar
30
NOM DE LA CLASSEPROTECCIONS SEGONS ORIENTACIONS
Nord
Aïllament tèrmic cap a l’exterior. La seva influència creix amb la reducció de les temperatures exteriors mitjanes a l’hivern. Cap protecció solar.
Est i oest
Proteccions solars mòbils son inevitables per excloure la radiació durant unes hores, mentre durant les altres hores interessa una vista lliura i una bona il·luminació.
Sud
Protecció mòbil per treball telemàtic (al hivern contra radiaciódirecta, a l’estiu contra enlluernament), per altres usos proteccions horitzontals fixes.
3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar
NOM DE LA CLASSE
Conducció de llum natural al fons del local sense enlluernament
• Protecció contra enlluernament
• Reflexió de la llum natural al sostre del local
• 70% d’estalvi d’energia elèctrica
APROFITAMENT DE LLUM NATURAL3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar
31
NOM DE LA CLASSE
Radiació difusa sense sistema de reflexió de llum natural
Radiació difusa amb persiana veneciana d’aprofitament de llum
natural (làmines obertes)
Radiació directa amb persiana veneciana d’aprofitament de llum natural (làmines
de la part superior obertes, làmines de la part inferior tancades)
APROFITAMENT DE LLUM NATURAL3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar
NOM DE LA CLASSE
Objectius
• Garantir la qualitat de l’aire necessària per a la respiració i per evitar possibles olors.
•Minimitzar l’aportació de calor (estiu) o pèrdua de calor (hivern) mitjançant el bescanvi d’aire interior “carregada” amb l’aire exterior “fresc”.
En la nostra latitud: minimitzar el bescanvi d’aire al higiènicament necessari: 25 m3/pers·h.
3. VENTILACIÓ VERSUS ESTANQUITAT3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.4 Ventilació
32
NOM DE LA CLASSE3. VENTILACIÓ VERSUS ESTANQUITAT3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.4 Ventilació
Ventilació creuada Ventilació per lluernaris
NOM DE LA CLASSE
Part de la renovació la proporcionen les infiltracions per la pell de l’edifici, principalment les fusteries, però de forma incontrolada, amb efectes secundaris importants com fluxos d’aire molestos i pèrdues d’energia en cas de més ventilació de la higiènicament necessària.
Control d’infiltracions mitjançant “Blower-Door-Test”.
Per tal de poder controlar la ventilació, es limita les infiltracions mitjançant una pell de l’edifici hermèticament tancada, proporcionant obertures controlades, amb mecanismes per tancar-se en casos de molt vent, situades en zones de més ocupació.
3. VENTILACIÓ VERSUS ESTANQUITAT3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.4 Ventilació
33
NOM DE LA CLASSE3. VENTILACIÓ SEGONS CODI TÈCNIC3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.4 Ventilació
NOM DE LA CLASSE
Un extractor de baix consum energètic produeix una constant pressió baixa a l’edifici. El correcte dimensionat del cabal d’aire de l’extractor garanteix la qualitat de l’aire amb el mínim consum energètic. Zona de pas Zona d’entrada Zona d’extracció
SalaDormitoriEstudi
PassadisMenjador
CuinaBanyHobby
Aire
d’e
ntra
da
Aire de sortidaSistemes de ventilació mecànica
VENTILACIÓ – EXTRACCIÓ MECÀNICA3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.4 Ventilació
34
NOM DE LA CLASSEVentilació: renovació d’aire controlada, a partir d’aire provinent de l’exterior o bé aire tractat (amb T i humitat determinades).
2 a 4Fàbriques 1,5 a 2,5Bars-Restaurants0,5 a 1,5Vivendes
Renovacions/horaTipus de local
)(··· int,, aextavent TTVCt
Q −=∆
∆ρρ
ρ=densitat aire, V=cabal renovació aire (m3/h)
3. VENTILACIÓ VERSUS ESTANQUITAT
NOM DE LA CLASSE
• Finestres de cambra ventilada regulable.
• Persiana veneciana bicolor incorporada en la cambra ventilada.
• Dos ventiladors de dues velocitats per habitatge.
• Sistema de gestió automatitzada per cada habitatge.
• Conductes, reixes y accessoris.
FINESTRA: SOLAR ACOUSTIC VENTILATION3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.4 Ventilació
35
NOM DE LA CLASSE
• Il·luminació natural• Captació solar• Protecció solar• Renovació de l’aire interior• Aïllament dinàmic
• 0,3 renovacions per hora a l’hivern• 0,6 renovacions per hora a l’estiu• Algoritme de control • Augment de l’aportació de calor per radiació solar en un 50% !
FINESTRA: SOLAR ACOUSTIC VENTILATION3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.4 Ventilació
NOM DE LA CLASSE
Sistema de ventilació mecànica controlada amb recuperació de la calor de l’aire que s’extreu per al pre-escalfament de l’aire d’entrada mitjançant un bescanviador de calor.
Actualment existeixen bescanviadors al mercat que arriben a un rendiment de 90 %.
Zona de pas Zona d’entradaZona d’extacció
Sala DormitoriEstudi
PassadisMenjador
CuinaBanyHobby
Aire d’entradaAire de sortida
VENTILACIÓ – RECUPERACIÓ DE CALOR3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.4 Ventilació
36
NOM DE LA CLASSEVENTILACIÓ NOCTURNA3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.4 Ventilació
Ventilació nocturna: alt rati nocturn de canvi d’aire en climatologies d’important oscil·lació tèrmica dia / nit.
NOM DE LA CLASSEVENTILACIÓ – ACONDICIONAMENT PASSIU3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.4 Ventilació
Tubs soterrats
37
NOM DE LA CLASSE
2. Superficie del tancament – aire
3. Aire interior
∑∑==
−−+−=∂∂−
l
kkc
n
jjijaii
i
TCTThxT
11
4int, ··)(· φφσλ
ρλα·eC
=;· 2
2
xT
tT
∂∂=
∂∂ α
∑∑==
−−+−=l
kkaextaaii
n
ii
a TTVCTThsdt
dTCM
1int,,int,
1
int, ')(···)(···· φρ ρρ
1. A través del tancament
BALANÇ ENERGÈTIC
NOM DE LA CLASSEEines de simulació
38
NOM DE LA CLASSE
Legislació:
Código Técnico de la Edificación www.codigotecnico.org
Decret d’Ecoeficiència en l’Edificaciówww.gencat.cat/diari/4574/06033084.htm
Certificacíó Energètica d’Edificiswww.boe.es/boe/dias/2007/01/31/pdfs/A04499-04507.pdf
Ordenança Tipus sobre l’Estalvi d’Aiguawww.diba.cat/xarxasost/cat/OrdenançaAigua.pdf
ENLLAÇOS D’INTERÈS
NOM DE LA CLASSEENLLAÇOS D’INTERÈS
General:www.csostenible.netwww.cener.com
Cobertes: www.vicom-cubiertasecologicas.comwww.intemper.comwww.airsa.cat
Aïllament:www.biohaus.eswww.termofitex.comwww.hermanosberna.comwww.circulo-verde.com
Materials reciclats:http://xcr.arc.catwww.zicla.com
Llistat no exhaustiu !
Top Related