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Instalaciones eficientes

De cara a la reducción del consumo de energía, la tecnología se constituye como una de las principales palancas para mejorar la eficiencia energética en las instalaciones, tanto de climatización como de electricidad-iluminación.

A continuaci√≥n se exponen diferentes soluciones, sistemas y tecnolog√≠as eficientes seg√ļn el uso de las instalaciones:

  • Instalaciones
  • Hidra√ļlicas
  • T√©rmicas
  • El√©ctricas

 

Instalaciones hidr√°ulicas

El ahorro de agua supone un ahorro de energía y una mejor utilización de un recurso y un bien escaso. Un uso eficiente del agua a nivel doméstico supone reducir al máximo la demanda de agua de los edificios con el máximo abastecimiento a partir de estrategias de captación, acumulación, recuperación, clasificación y reutilización del agua para los usos que su calidad lo permita.

Para un óptimo consumo del agua los sistemas más comunes son:

  • Sistemas de recogida de agua de lluvia, mediante aljibes¬†
  • Sistemas de grifer√≠a eficiente, mediante grifos temporizados por presi√≥n, monomandos, termost√°ticos y electr√≥nicos¬†
  • Aireadores, perlizadores, limitadores de caudal, V√°lvulas reguladoras de caudal (adaptadores para grifer√≠a ya existente)¬†
  • Inodoros eficientes a partir de Sistemas de doble descarga y de interrupci√≥n de descarga, Fluxores temporizados y/o electr√≥nicos¬†
  • Dise√Īo de jardines con m√≠nimo consumo de agua¬†

 

Instalaciones térmicas

El principal consumo energético en los hogares corresponde en un 46% a la climatización y en un 20% la producción de agua caliente (ACS), por lo que utilizar sistemas eficientes es de vital importancia para reducir los consumos y el nivel de emisiones.

Para tener un grado de confort adecuado no es necesario estar a m√°s de 20 ¬įC en casa. Las temperaturas de consigna deben adecuarse a unos 21 grados en invierno y 24 en verano. Por cada grado que se aumenta la temperatura se consume entre un 5 y un 8% m√°s de energ√≠a.

GENERADORES T√ČRMICOS

Los generadores térmicos más eficientes son:

  • Redes de calor y fr√≠o¬†

 

Tambi√©n llamadas redes de distrito o district heating suponen una mayor eficiencia energ√©tica en el uso final de la energ√≠a, reducen el consumo y reemplazan combustibles f√≥siles por energ√≠as renovables. El primer precedente es el de Nueva York en 1974 en plena crisis del petr√≥leo y como b√ļsqueda de una soluci√≥n para evitar la dependencia energ√©tica al utilizar fuentes locales de energ√≠a. Son un ejemplo de generaci√≥n distribuida, acercando la producci√≥n al consumo, lo que reduce las perdidas energ√©ticas de la distribuci√≥n y supone una respuesta √≥ptima desde el punto de vista energ√©tico al cambio clim√°tico y los compromisos del Protocolo de Kyoto.

Es muy com√ļn el uso de co/trigeneraciones que permiten utilizar energ√≠as renovables, valorizando la energ√≠a solar, la geotermia y la recuperaci√≥n de fr√≠o. Tambi√©n permiten el uso de energ√≠as residuales. El resultado se traduce en una mayor eficiencia energ√©tica que permite varios aspectos importantes:

 

  • mejorar la Certificaci√≥n Energ√©tica de los Edificios¬†
  • que el precio de la energ√≠a final sea m√°s competitivo, barato y limpio¬†
  • favorece el cumplimiento de la nueva Directiva de Eficiencia Energ√©tica en los Edificios, que busca edificios de energ√≠a casi nula.¬†
  • desarrollar el mercado de Empresas de Servicios Energ√©ticos, ESEs, dado que se piensa en una visi√≥n integral y se tiende a que el usuario demande un servicio final, que es lo que ofrece una red de distrito.¬†

 

Mientras que en Europa las redes de distrito son una realidad (m√°s de 400 en Francia), Espa√Īa cuenta con un retraso importante, se est√° en los or√≠genes.

 

  • Aire Acondicionado- Bomba de calor

 

La bomba de calor es una máquina térmica capaz de transferir calor (también pueden ser utilizadas para refrigerar) de una fuente fría a otra más caliente. Funciona como un equipo de aire acondicionado, que en invierno toma calor del aire exterior, a baja temperatura y lo transporta al interior del local que se ha de calentar; todo este proceso se lleva a cabo mediante el accionamiento de un compresor.

Su principal ventaja es que es capaz de suministrar más energía de la que consume, es decir la energía térmica producida es varias veces la potencia eléctrica absorbida. Esto se explica por el hecho de que el equipo recupera energía "gratuita" del ambiente exterior.

En función de la fuente de energía renovable tendríamos equipos condensados:

  • por aire (aire-agua)¬†
  • por agua (agua-agua)¬†
  • bombas de calor geot√©rmicas (tierra-agua).¬†

Los tipos de bombas, en función del tipo de energía utilizada, pueden ser:

  • Bombas de calor el√©ctricas,¬†
  • Bombas de calor geot√©rmicas¬†
  • Bombas de calor a gas¬†

El uso de bombas de calor en climatizaci√≥n, conlleva m√ļltiples ventajas:

  • uso intensivo de fuentes de energ√≠as renovables, ilimitadas, gratuitas y no contaminantes
  • reducci√≥n de las emisiones de CO2;¬†
  • rendimientos estacionales / COPs elevados superiores a 4 y apoyo de la Administraci√≥n por sus ventajas medioambientales

 

Los sistemas más usados en hospitales oficinas o escuelas, son los llamados "multisplit" basados en la técnica VRF (caudal de refrigeración variable).

A la hora de dise√Īar las instalaciones de aire acondicionado es importante que no est√© sobredimensionado, no s√≥lo por un tema de costes sino porque la mayor parte de sistemas de aire acondicionado al funcionar a media carga son menos eficientes que a pleno funcionamiento.

 

  • Calderas de condensaci√≥n¬†

 

Una de las principales soluciones que est√° teniendo una penetraci√≥n muy importante en los √ļltimos a√Īos para cualquier tipo de instalaci√≥n de calefacci√≥n y/o agua caliente sanitaria son las calderas de condensaci√≥n. Se trata de unos aparatos de alto rendimiento (son un 20% m√°s eficientes que las tradicionales) que aprovechan al m√°ximo el calor producido en la combusti√≥n al recuperar el calor del vapor de agua contenido en los humos que se generan en la combusti√≥n sin precisar tanto gas para calentar el agua, con lo cual ahorra dinero y energ√≠a. Utilizan combustibles gaseosos y consiguen rendimientos de hasta el 109% sobre el poder calor√≠fico inferior del combustible. Consiguen un mayor rendimiento puesto que no tienen que trabajar tanto al hacerlo con potencias de mantenimiento del calor y por tanto no necesitan arrancar muchas veces, como ocurre con las calderas convencionales.


Es posible su uso con sistemas tradicionales de emisión de calor, aunque es más recomendable con termostatos modulantes, sondas exteriores, suelo radiante, radiadores de baja temperatura... y especialmente con energías renovables (el agua calentada por el sol puede consumirse directamente, evitando que la caldera trabaje y por tanto ahorre combustible).

 
Estas calderas producen menos emisiones de CO2 y NOX (dado que emiten un humo blanco o humo lleno de vapor que es m√°s limpio y ecol√≥gico y apenas contamina) y el agua condensada fruto de la combusti√≥n (que es agua menos √°cida que el vinagre por ejemplo) debe llevarse a un desag√ľe. Su amortizaci√≥n es inferior a los sistemas convencionales.

 

  • Microcogeneraci√≥n¬†

 

La microcogeneración consiste en utilizar el calor que se produce al convertir la energía de un combustible en electricidad, a su vez, como fuente de energía.

Aunque existen diferentes posibilidades de micro cogeneración, como por ejemplo a partir de turbinas, la tecnología más extendida es la de un motor de combustión acoplado a un alternador de alta potencia que produce simultáneamente calor y electricidad (cogeneración), reduciendo las emisiones de carbono. La potencia calorífica recuperada fluye al circuito de generación de ACS y de la calefacción, ahorrando energía primaria en la caldera, reduciendo el calor que debe aportar la misma. La relación aproximada es de producción de un 70% de calor y un 30% de electricidad.

Estos equipos necesitan una línea trifásica y están conectados a la red eléctrica (si bien podría llegar a funcionar en isla, aunque sus rendimientos serían inferiores), pudiendo llegar a instalarse de forma modular.
A la hora de su dimensionamiento es importante tener en cuenta: el espacio disponible, la disponibilidad de línea trifásica, la acometida, la carga base de electricidad y la base de carga térmica. Además, en la instalación hay que incorporar un acumulador de inercia para modular la demanda del edificio.

Dado que recupera calor, lo que se traduce en un ahorro en las emisiones de CO2 en un 30%, permiten una buena calificación para la Certificación energética de los edificios. Además requiere mantenimiento mínimo cada 3.500 horas (lo que podría equivaler a unos 185.000 Km. de un coche convencional). Por otra parte, las unidades de microcogeneración vienen incorporadas con un sistema de control, un módulo de programación que permite el control remoto y la emisión de informes, además de una sencilla puesta en marcha, chequeos y mantenimientos pormenorizados.

Si a estos aparatos se les incorpora una unidad de absorción, la instalación puede funcionar en modo trigeneración (producción de frío).

Las principales aplicaciones de la cogeneraci√≥n son lugares con una gran demanda de energ√≠a (hoteles, centros penitenciarios, geri√°tricos, hospitales, bloques de apartamentos,...). En Espa√Īa, estos sistemas han tenido gran √©xito en el sector industrial, pero cuentan con un enorme potencial en el sector terciario e incluso en el residencial. Para su desarrollo es preciso superar las actuales barreras administrativas de conexi√≥n a red.

ENERG√ćAS RENOVABLES T√ČRMICAS

Las energías renovables son las fuentes más sostenibles. Las tecnologías que se utilizan para calefacción/ refrigeración y producción de agua caliente sanitaria, ACS, son:

  • Energ√≠a solar t√©rmica¬†

 

Los colectores solares convierten la radiación solar en calor, que se puede aprovechar para el suministro de calor a edificios, tanto para ACS como para calefacción. De esta manera se ahorra mucha energía y, por consiguiente, se reducen las emisiones. (no olvidemos que el sol es la principal fuente de energía de La Tierra: La radiación que alcanza la superficie terrestre tiene, por término medio, una intensidad de potencia de 900 W/m2).

Los colectores (que pueden ser planos o de tubos de vacío) se instalan en la cubierta o bien en fachadas expuestas, para calentar el fluido caloportador por medio de la radiación solar. Como fluido caloportador se utilizará un líquido anticongelante y resistente a temperaturas extremas. El calor obtenido calienta, a través de un intercambiador térmico, el acumulador solar. Si la energía solar no fuera suficiente, se conectará el generador de calor convencional, por ejemplo una caldera. La instalación cuenta con otros componentes como bomba, termómetro, vaso de expansión, purgador así como la central de regulación para control de la bomba solar.

Una instalación de energía solar térmica puede llegar a cubrir hasta el 80% del total de la demanda de agua caliente sanitaria del edificio y hasta el 60 % de la demanda de piscinas cubiertas climatizadas.

Sólo con un sistema global optimizado en su técnica de regulación e hidráulica se logran los efectos de ahorro realmente pretendidos. Una elevada calidad de transformación y unos buenos materiales aseguran fiabilidad y ahorro de energía durante décadas.

Principales aplicaciones de la energía solar térmica: 

  • Producci√≥n de Agua Caliente Sanitaria, ACS: (la principal) Actualmente, existen sistemas de muy f√°cil instalaci√≥n con acumuladores aislados incorporados a los colectores solares, que funcionan conforme al principio del termosif√≥n, √≥ a lo que se denomina sistema heat pipe.¬†
  • Soporte de la calefacci√≥n: Si adem√°s de producir ACS, tambi√©n se pretende dar apoyo a la instalaci√≥n de calefacci√≥n, se incrementar√° la superficie del colector por un m√ļltiplo de 2 a 2,5. El ahorro de combustible se sit√ļa entre el 10 y el 30 %, dependiendo del aislamiento del edificio. En caso de edificios de baja energ√≠a se puede alcanzar un 50 %.¬†
  • Calentamiento de piscinas
  • Grandes instalaciones en el sector terciario e industrial¬†
  • Hibridaciones: Una instalaci√≥n de energ√≠a solar t√©rmica combina perfectamente con otros sistemas de generaci√≥n de calor, tanto convencionales como de otras tecnolog√≠as de energ√≠as renovables (biomasa, geotermia,...). Existen soluciones de sistemas para la mayor√≠a de aplicaciones.¬†
  • Fr√≠o solar: Supone la refrigeraci√≥n a trav√©s de una "compresi√≥n t√©rmica" en una m√°quina frigor√≠fica de absorci√≥n. Esto requiere almacenar la energ√≠a como paso intermedio.

 

 

 

  • Biomasa¬†

 

La biomasa se considera neutra en lo que respecta a emisiones de CO2, por eso es renovable. Se considera Biomasa "todo material de origen biológico excluyendo aquellos que han sido englobados en formaciones geológicas sufriendo un proceso de mineralización".
Así las principales biomasas usadas como combustible para usos térmicos son:

  • los pelets
  • las astillas de calidad¬†
  • los residuos agroindustriales (principalmente huesos de aceituna y c√°scaras de almendra).¬†

Las aplicaciones energéticas de estas biomasas pueden ser:

  • Producir energ√≠a el√©ctrica: En este caso tambi√©n es posible aprovechar el calor de forma combinada (cogeneraci√≥n), con lo que el uso del combustible es m√°s eficiente¬†
  • Usos t√©rmicos: Las aplicaciones t√©rmicas pueden tener lugar en el √°mbito industrial para generar calor de proceso en forma de vapor, aceite t√©rmico, agua sobrecalentada, uso en secaderos u hornos, etc. o en edificios para dar servicio de agua caliente, calefacci√≥n o refrigeraci√≥n.¬†

En el caso de la biomasa en los edificios dos son los sistemas que se vienen desarrollando:

  • Redes de calor y fr√≠o¬†
  • Salas de calderas propias de cada edificio o para usuarios adyacentes¬†

 

De entre los numerosos sistemas para producir agua caliente, calefacción o refrigeración, esta el de las calderas de biomasa. Un sistema de biomasa es una alternativa a la cobertura mínima con energía solar que marca el HE 4 del CTE y hoy en día suponen una tecnología moderna y respetuosa con el medio ambiente. Además su aplicación supone una mejora sustancial en la calificación/ certificación energética de los edificios. Es la fuente renovable más versátil a la hora de sustituir combustibles sólidos.

Seg√ļn las especificaciones del Reglamento de Instalaciones T√©rmicas en Edificios (RITE) o la Gu√≠a T√©cnica del IDAE para instalaciones de biomasa t√©rmica, un sistema de biomasa consta de los siguientes componentes:

  • Almacenamiento de combustible: que puede realizarse mediante contenedores, silos flexibles textiles, dep√≥sitos enterrados, silos de obra, etc.¬†
  • Sistema de alimentaci√≥n mediante tormillo sin fin, neum√°tico o gravedad.¬†
  • Caldera compuesta por c√°mara de combusti√≥n, zona de intercambio, cenicero y caja de humos¬†
  • Chimenea, sistema de de impulsi√≥n y distribuci√≥n, regulaci√≥n u control y otros equipos similares o id√©nticos a los existentes o a los utilizados en instalaciones para otros combustibles.¬†
  • M√°quina de absorci√≥n (si la aplicaci√≥n es adem√°s para refrigeraci√≥n).¬†

 

El resultado es un sistema que cuenta con beneficios medioambientales, que aporta una mayor competitividad económica (posibilidad de cuadro diapositiva pg. 3), que ya es un mercado en crecimiento y que cuenta con una gama de soluciones tecnológicas absolutamente automatizadas y contrastadas. En definitiva, la biomasa es la fuente renovable más versátil a la hora de sustituir combustibles sólidos.

Las calderas de biomasa son normalmente de pelets para potencias menores a 40 kW, utilizándose calderas de astillas o mixtas (multicombustibles) para potencias mayores. Además el polvo fino que emiten estas calderas contiene menos del 10% de emisiones carbónicas y están compuestas en más de un 90% por sales inorgánicas.

Una de las principales barreras para su desarrollo ha sido el suministro, si bien estos problemas cada vez est√°n m√°s resueltos. Existen diversas posibilidades en cuanto a sistemas de suministro, adaptados seg√ļn las caracter√≠sticas de los edificios y demanda del usuario. En entornos urbanos, la biomasa se distribuye mediante sistemas estancos de descarga neum√°tica que constituyen procedimientos pr√°cticamente id√©nticos a los del gas√≥leo. Una vez en el silo del edificio, la biomasa puede transportarse hasta la caldera con equipos neum√°ticos o tornillos sin fin.

 

  • Aerotermia¬†

Considerada energ√≠a renovable por la Directiva Europea 2009/28/CE, supone capturar con una bomba de calor el calor almacenado en el aire exterior y transmitirlo por un circuito hidr√°ulico de refrigeraci√≥n o calefacci√≥n. Es recomendable para zonas donde las temperaturas no bajen de los -5 ¬ļC.

  • Geotermia¬†

 

El calor terrestre es una fuente de energía para producir calor y electricidad. En función de las temperaturas, se dan unos usos típicos, como la climatización de piscinas o invernaderos. La geotermia somera o superficial está indicada para la climatización (frío/ calor) de todo tipo de edificios así como para producir ACS. Así, un sistema de Bomba de calor geotérmica proporciona ahorros de energía térmica en edificios que, comparados con sistemas convencionales de gas-oil, gas o electricidad, pueden representar entre un 30% y un 70%.

Como en el caso de la aerotermia se utiliza el calor almacenado, en este caso bajo la superficie de la tierra y lo transmite a un circuito de agua en el interior de la vivienda, (radiadores o suelo radiante que es m√°s eficiente). La climatizaci√≥n con bomba de calor geot√©rmica, empleando intercambiadores de calor subterr√°neos, a cambio de peque√Īos consumos de energ√≠a el√©ctrica, permiten captar ese calor, concentrarlo y elevar su temperatura, proporcionando ahorros de energ√≠a t√©rmica en edificios. Su funcionamiento es sencillo, es como el de una nevera, pero al rev√©s.

La relaci√≥n entre la cantidad de calor producida y la energ√≠a el√©ctrica consumida es el rendimiento en una bomba de calor. Esa relaci√≥n se denomina COP (coeficiente de eficiencia energ√©tica). Para el caso de una bomba de calor geot√©rmica en modo calefacci√≥n est√° comprendido entre 3 y 5, lo que significa que un COP de 5 implica que proporciona 5 kW de energ√≠a t√©rmica al edificio por cada kW de energ√≠a el√©ctrica consumida por el motor del compresor, las bombas de circulaci√≥n de los fluidos, el termostato, los ventiladores, etc. Es decir, que 4 kW provienen de la energ√≠a geot√©rmica, que es gratuita. En modo refrigeraci√≥n, la energ√≠a √ļtil es el calor extra√≠do del edificio por la bomba de calor.


Uno de los elementos clave de una instalación geotérmica es el sistema de captación. Existen diferentes sistemas de captación:

  • Verticales o sondas geot√©rmicas, perforaciones de hasta 100m, por donde se alojan los tubos¬†
  • Horizontales: m√°s f√°ciles y econ√≥micos, donde exista una superficie disponible¬†
  • Las Cimentaciones Termoactivas, tubos de polietileno sujetos a las armaduras o intercalados en las soleras de los cimientos de los edificios.

 

 

PRINCIPALES SISTEMAS EFICIENTES DE DISTRIBUCI√ďN Y EMISI√ďN DE CALOR

  • Sistemas de ventilaci√≥n¬†

 

Los sistemas de ventilación, además de cambiar el aire de extracción que conlleva humos y malos olores, minimizan las pérdidas de calor. Además reducen el contenido de CO2 y el grado de humedad en el aire. La ventilación está asociada a una pérdida de calor, ya que el aire exterior ha de ser introducido en el edificio. Sólo los sistemas de ventilación automáticos permiten un intercambio óptimo de aire fresco y minimizan la pérdida de calor. Si se aprovecha la energía del aire caliente de extracción para precalentar el aire fresco frío (recuperación de calor), el usuario consigue el máximo ahorro de energía, aire higiénico y pleno confort.
Los sistemas modernos de ventilación que aprovechan el calor procedente del aire de extracción saliente, pueden recuperar hasta el 90% de las pérdidas de calor. Para ello se utilizan intercambiadores térmicos de placas, circuitos de líquido o tubos térmicos, intercambiadores rotativos y bombas de calor en el flujo de aire de extracción.

Los aparatos de ventilación pueden ser, además, unidades descentralizadas para habitaciones individuales y sistemas centralizados.

 

  • Suelo y z√≥calo radiantes¬†

Son sistemas de distribuci√≥n de la energ√≠a a trav√©s de un fluido caloportador (agua) que circula por una red de conducciones dispuesta en el suelo bajo el pavimento (suelo radiante) o en superficie en la parte baja de las paredes (z√≥calo radiante). Es el sistema m√°s com√ļn de calefacci√≥n en los pa√≠ses del norte de Europa.

 

 


 

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