Ir a www.google.esIr a www.generalcable.es/Productos/Catálogoonline/tabid/365/Default.aspx Ir a www.eficam.es

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 continuación se exponen diferentes soluciones, sistemas y tecnologías eficientes según el uso de las instalaciones:

  • Instalaciones
  • Hidraúlicas
  • Térmicas
  • Eléctricas

 

Instalaciones hidráulicas

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 grifería eficiente, mediante grifos temporizados por presión, monomandos, termostáticos y electrónicos 
  • Aireadores, perlizadores, limitadores de caudal, Válvulas reguladoras de caudal (adaptadores para grifería ya existente) 
  • Inodoros eficientes a partir de Sistemas de doble descarga y de interrupción de descarga, Fluxores temporizados y/o electrónicos 
  • Diseño de jardines con mínimo 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 más de 20 °C 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% más de energía.

GENERADORES TÉRMICOS

Los generadores térmicos más eficientes son:

  • Redes de calor y frío 

 

También llamadas redes de distrito o district heating suponen una mayor eficiencia energética en el uso final de la energía, reducen el consumo y reemplazan combustibles fósiles por energías renovables. El primer precedente es el de Nueva York en 1974 en plena crisis del petróleo y como búsqueda de una solución para evitar la dependencia energética al utilizar fuentes locales de energía. Son un ejemplo de generación distribuida, acercando la producción al consumo, lo que reduce las perdidas energéticas de la distribución y supone una respuesta óptima desde el punto de vista energético al cambio climático y los compromisos del Protocolo de Kyoto.

Es muy común el uso de co/trigeneraciones que permiten utilizar energías renovables, valorizando la energía solar, la geotermia y la recuperación de frío. También permiten el uso de energías residuales. El resultado se traduce en una mayor eficiencia energética que permite varios aspectos importantes:

 

  • mejorar la Certificación Energética de los Edificios 
  • que el precio de la energía final sea más competitivo, barato y limpio 
  • favorece el cumplimiento de la nueva Directiva de Eficiencia Energética en los Edificios, que busca edificios de energía casi nula. 
  • desarrollar el mercado de Empresas de Servicios Energéticos, ESEs, dado que se piensa en una visión 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 (más de 400 en Francia), España cuenta con un retraso importante, se está en los orígenes.

 

  • 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 geotérmicas (tierra-agua). 

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

  • Bombas de calor eléctricas, 
  • Bombas de calor geotérmicas 
  • Bombas de calor a gas 

El uso de bombas de calor en climatización, conlleva múltiples ventajas:

  • uso intensivo de fuentes de energías renovables, ilimitadas, gratuitas y no contaminantes
  • reducción de las emisiones de CO2; 
  • rendimientos estacionales / COPs elevados superiores a 4 y apoyo de la Administración 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 diseñar las instalaciones de aire acondicionado es importante que no esté sobredimensionado, no sólo 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 condensación 

 

Una de las principales soluciones que está teniendo una penetración muy importante en los últimos años para cualquier tipo de instalación de calefacción y/o agua caliente sanitaria son las calderas de condensación. Se trata de unos aparatos de alto rendimiento (son un 20% más eficientes que las tradicionales) que aprovechan al máximo el calor producido en la combustión al recuperar el calor del vapor de agua contenido en los humos que se generan en la combustión sin precisar tanto gas para calentar el agua, con lo cual ahorra dinero y energía. Utilizan combustibles gaseosos y consiguen rendimientos de hasta el 109% sobre el poder calorífico 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 más limpio y ecológico y apenas contamina) y el agua condensada fruto de la combustión (que es agua menos ácida que el vinagre por ejemplo) debe llevarse a un desagüe. Su amortización es inferior a los sistemas convencionales.

 

  • Microcogeneración 

 

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 cogeneración son lugares con una gran demanda de energía (hoteles, centros penitenciarios, geriátricos, hospitales, bloques de apartamentos,...). En España, estos sistemas han tenido gran éxito 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 conexión a red.

ENERGÍAS RENOVABLES TÉRMICAS

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

  • Energía solar térmica 

 

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: 

  • Producción de Agua Caliente Sanitaria, ACS: (la principal) Actualmente, existen sistemas de muy fácil instalación con acumuladores aislados incorporados a los colectores solares, que funcionan conforme al principio del termosifón, ó a lo que se denomina sistema heat pipe. 
  • Soporte de la calefacción: Si además de producir ACS, también se pretende dar apoyo a la instalación de calefacción, se incrementará la superficie del colector por un múltiplo de 2 a 2,5. El ahorro de combustible se sitúa entre el 10 y el 30 %, dependiendo del aislamiento del edificio. En caso de edificios de baja energía se puede alcanzar un 50 %. 
  • Calentamiento de piscinas
  • Grandes instalaciones en el sector terciario e industrial 
  • Hibridaciones: Una instalación de energía solar térmica combina perfectamente con otros sistemas de generación de calor, tanto convencionales como de otras tecnologías de energías renovables (biomasa, geotermia,...). Existen soluciones de sistemas para la mayoría de aplicaciones. 
  • Frío solar: Supone la refrigeración a través de una "compresión térmica" en una máquina frigorífica de absorción. Esto requiere almacenar la energía 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 cáscaras de almendra). 

Las aplicaciones energéticas de estas biomasas pueden ser:

  • Producir energía eléctrica: En este caso también es posible aprovechar el calor de forma combinada (cogeneración), con lo que el uso del combustible es más eficiente 
  • Usos térmicos: Las aplicaciones térmicas pueden tener lugar en el ámbito industrial para generar calor de proceso en forma de vapor, aceite térmico, agua sobrecalentada, uso en secaderos u hornos, etc. o en edificios para dar servicio de agua caliente, calefacción o refrigeración. 

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

  • Redes de calor y frío 
  • 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.

Según las especificaciones del Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios (RITE) o la Guía Técnica del IDAE para instalaciones de biomasa térmica, un sistema de biomasa consta de los siguientes componentes:

  • Almacenamiento de combustible: que puede realizarse mediante contenedores, silos flexibles textiles, depósitos enterrados, silos de obra, etc. 
  • Sistema de alimentación mediante tormillo sin fin, neumático o gravedad. 
  • Caldera compuesta por cámara de combustión, zona de intercambio, cenicero y caja de humos 
  • Chimenea, sistema de de impulsión y distribución, regulación u control y otros equipos similares o idénticos a los existentes o a los utilizados en instalaciones para otros combustibles. 
  • Máquina de absorción (si la aplicación es además para refrigeración). 

 

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 están más resueltos. Existen diversas posibilidades en cuanto a sistemas de suministro, adaptados según las características de los edificios y demanda del usuario. En entornos urbanos, la biomasa se distribuye mediante sistemas estancos de descarga neumática que constituyen procedimientos prácticamente idénticos a los del gasóleo. Una vez en el silo del edificio, la biomasa puede transportarse hasta la caldera con equipos neumáticos o tornillos sin fin.

 

  • Aerotermia 

Considerada energía 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 hidráulico de refrigeración o calefacción. Es recomendable para zonas donde las temperaturas no bajen de los -5 ºC.

  • 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 más eficiente). La climatización con bomba de calor geotérmica, empleando intercambiadores de calor subterráneos, a cambio de pequeños consumos de energía eléctrica, permiten captar ese calor, concentrarlo y elevar su temperatura, proporcionando ahorros de energía térmica en edificios. Su funcionamiento es sencillo, es como el de una nevera, pero al revés.

La relación entre la cantidad de calor producida y la energía eléctrica consumida es el rendimiento en una bomba de calor. Esa relación se denomina COP (coeficiente de eficiencia energética). Para el caso de una bomba de calor geotérmica en modo calefacción está comprendido entre 3 y 5, lo que significa que un COP de 5 implica que proporciona 5 kW de energía térmica al edificio por cada kW de energía eléctrica consumida por el motor del compresor, las bombas de circulación de los fluidos, el termostato, los ventiladores, etc. Es decir, que 4 kW provienen de la energía geotérmica, que es gratuita. En modo refrigeración, la energía útil es el calor extraído 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 geotérmicas, perforaciones de hasta 100m, por donde se alojan los tubos 
  • Horizontales: más fáciles y económicos, 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 DISTRIBUCIÓN Y EMISIÓN DE CALOR

  • Sistemas de ventilación 

 

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 zócalo radiantes 

Son sistemas de distribución de la energía a través 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 (zócalo radiante). Es el sistema más común de calefacción en los países del norte de Europa.

 

 


 

Partners
Ir a www.asociacion3e.org/Ir a www.anese.es

©2015. PREFIERES.es, ofrece toda la información sobre eficiencia energética y rehabilitación de los edificios. Es un portal de ERES Networking - Fevymar, S.L. Su utilización está protegida por ley y cumple las siguientes Condiciones de uso.