Curso de Análisis de Proyectos de Energía Limpia © Minister of Natural Resources Canada 2001 –...

Curso de Análisis de Proyectos de Energía LimpiaCurso de Análisis de Proyectos de Energía Limpia

© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Crédito Fotográfico: Pamm McFadden (NREL Pix)

Análisis de Proyectos de Análisis de Proyectos de Calefacción Solar PasivaCalefacción Solar Pasiva

Calefacción Solar Pasiva en Residencia, Francia


ObjetivosObjetivos

• Revisar los fundamentos deRevisar los fundamentos delos sistemas de Calefacción Solarlos sistemas de Calefacción SolarPasiva (CSP)Pasiva (CSP)

• Ilustrar las consideraciones claveIlustrar las consideraciones clavepara el análisis de proyectos CSPpara el análisis de proyectos CSP

• Introducir el Modelo de RETScreenIntroducir el Modelo de RETScreen®® CSP CSP


• 20 a 50% de los requerimientos 20 a 50% de los requerimientos de calefacción de ambientesde calefacción de ambientes

…pero también…

Mejora del confort

Mayor luz solar

Puede reducir los costos de enfriamiento

Reduce la condensación en las ventanas

Puede conducir a tenerplantas de calefacción yenfriamiento más pequeñas

¿Qué proveen los sistemas ¿Qué proveen los sistemas CSP?CSP?

Crédito Fotográfico: Fraunhofer ISE (del Sitio Web de Investigación e Innovación de Siemens)

Calefacción Solar Pasiva Diseñadapara Edificio Residencial, Alemania

El Edificio NREL en Golden, Colorado

Crédito Fotográfico: Warren Gretz (NREL Pix)


Principios de Operación de Principios de Operación de CSPCSP

Convencional

Verano Invierno

VentanasAvanzadas

Masa Térmica

CSP

Dispositivosde Sombra


Tecnologías de Ventanas Tecnologías de Ventanas AvanzadasAvanzadas

• Doble y triple vidriadoDoble y triple vidriado• Baja emisividadBaja emisividad• Relleno de gas inerteRelleno de gas inerte

• Espaciadores Espaciadores AislantesAislantes

• Marcos Aislados, Marcos Aislados, rotura térmicarotura térmica

MarcoMarcoEspaciadEspaciadoror

RellenRellenoo

eePañoPaño

AluminioAluminio----0,80,811

AluminioAluminioAluminioAluminioAireAire0,80,822

MaderaMaderaAluminioAluminioAireAire0,80,822

MaderaMaderaAislanteAislanteInerteInerte0,10,122

MaderaMaderaAluminioAluminioAireAire0,80,833

MaderaMaderaAislanteAislanteInerteInerte0,10,133

0 2 4 6 8

Valor-U (W/(m2

oC))

0 0,2 0,4 0,6 0,8

Coef. de Ganancia de Calor Solar

Centro del

Vidrio

Toda laVentana


Sombreado y Masa TérmicaSombreado y Masa Térmica

• El sombreado previene el sobrecalentamiento en veranoEl sombreado previene el sobrecalentamiento en verano

Sobresale sobre la exposición de cara al ecuador cuandoel sol se encuentra en lo alto

Árboles estacionales, edificios cercanos y estructuras

Alambreras, contraventanas, toldos, ventanas hundidas, persianas, etc.

• La masa térmica almacena el calor, minimizando las La masa térmica almacena el calor, minimizando las variaciones de temperaturavariaciones de temperatura

Si el área de las ventanas frente al ecuador excede entre 8 al 10% del área del piso calentado, la casa de construcción tradicional con materiales livianos sobrecalentará.

El uso de paredes dobles livianas de tablas de yeso, cielos rasos, pisos de cerámica, chimenea de ladrillos, etc.

• Pueden usarse sistemas activos para distribuir el calor en el Pueden usarse sistemas activos para distribuir el calor en el edificioedificio


Recursos Solares vs. Recursos Solares vs. Requerimientos de Calefacción Requerimientos de Calefacción AmbientalAmbiental

0

2

4

6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

0

2

4

6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

0

2

4

6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Iqaluit, Canadá, 64ºNIqaluit, Canadá, 64ºN

Moscú, Rusia, 55ºNMoscú, Rusia, 55ºN

Buffalo, EE.UU., 43ºNBuffalo, EE.UU., 43ºN

Lanzhou, China, 36ºNLanzhou, China, 36ºN

Hora

s Punta

de S

ol por

Día

Hora

s Punta

de S

ol por

Día

Meses con temperatura promedio menor o igual a 10ºC Meses con temperatura promedio menor o igual a 10ºC están sombreadosestán sombreados

0

2

4

6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12H

ora

s Punta

de S

ol por

Día

Hora

s Punta

de S

ol por

Día


Ejemplo de Costos y Ahorros de Ejemplo de Costos y Ahorros de la CSPla CSP

0 100 200 300

Costo de Ventana+instal. ($/m2)

Vidriado doble+bajo e+argón+espaciador aislado+3er vidriado

• CostosCostos adicionales en adicionales en ventanasventanas 5 a 35%5 a 35% 400 $ a 2.000 $ por casa400 $ a 2.000 $ por casa

• AhorrosAhorros de 20 a 50% de los costos de calefacción de 20 a 50% de los costos de calefacción ambientalambiental

GasGas 0,25 $/m0,25 $/m33 150 $ a 380 $ por año150 $ a 380 $ por año PetróleoPetróleo 0,35 $/l0,35 $/l 210 $ a 520 $ por año210 $ a 520 $ por año ElectricidadElectricidad 0,06 $/kWh0,06 $/kWh 270 $ a 680 $ por año270 $ a 680 $ por año

Residencia Canadiense UnifamiliarResidencia Canadiense Unifamiliar


Consideraciones de Proyectos Consideraciones de Proyectos de Calefacción Solar Pasivade Calefacción Solar Pasiva

• Más efectivo en costos en nuevas construccionesMás efectivo en costos en nuevas construcciones

La libertad para orientar las ventanas frente al ecuador y evitarel oeste

Se puede reducir el tamaño del sistema de calefacción y elperímetro a calentar

• Refacción efectiva en costos si las ventanas tienenRefacción efectiva en costos si las ventanas tienenque ser reemplazadas de todas manerasque ser reemplazadas de todas maneras

• Más efectivo en costos donde la carga de calefacción es alta Más efectivo en costos donde la carga de calefacción es alta comparada con la carga de enfriamientocomparada con la carga de enfriamiento

Lo mejor se presenta cuando se tienen residencias de baja elevación en climas moderados a fríos

Los edificios comerciales e industriales tienen altas ganancias internas

• Considerar las ventanas conjuntamente con el resto de la Considerar las ventanas conjuntamente con el resto de la coberturacobertura


Ejemplos: Canadá y Estados UnidosEjemplos: Canadá y Estados Unidos

Edificios de Baja EnergíaEdificios de Baja Energía

• Técnicas solares pasivas en edificios de apariencia Técnicas solares pasivas en edificios de apariencia convencionalconvencional

• Las consideraciones financieras no siempre son las Las consideraciones financieras no siempre son las principales: confort, reducción del sonido, aprecio de principales: confort, reducción del sonido, aprecio de la calidad, y medio ambientela calidad, y medio ambiente

Crédito Fotográfico: Hickory Corporation (NREL Pix)

Casa Verde Waterloo, Ontario, CanadáBuen Sombreado y Ventanas Avanzadas, EE.UU

Crédito Fotográfico: Waterloo Green Home


Ejemplos: Alemania y LesothoEjemplos: Alemania y Lesotho

Casas Solares AutosuficientesCasas Solares Autosuficientes

• Más vidriado, más masa térmica, y control de la Más vidriado, más masa térmica, y control de la distribución de airedistribución de aire

• Todas las necesidades de calefacción ambiental pueden ser Todas las necesidades de calefacción ambiental pueden ser satisfechas con energía solarsatisfechas con energía solar

• Las tecnologías avanzadas de ventanas permiten más Las tecnologías avanzadas de ventanas permiten más flexibilidad en la colocación de éstas, ganancias de calor de flexibilidad en la colocación de éstas, ganancias de calor de radiación difusaradiación difusa

Crédito Fotográfico: Vadim Belotserkovsky Crédito Fotográfico: Fraunhofer ISE(del Sitio Web Siemens de Investigación e Innovación)

Casa Rural Solar, Thaba-Tseka, Lesotho Freiburg, Casa Solar


Modelo de Proyecto de Modelo de Proyecto de Calefacción Solar Pasiva Calefacción Solar Pasiva RETScreenRETScreen®®

• Análisis de producción (o ahorro) de energía de todo el mundo, de Análisis de producción (o ahorro) de energía de todo el mundo, de costos de ciclo de vida y de reducciones de emisiones de gases de costos de ciclo de vida y de reducciones de emisiones de gases de efecto invernaderoefecto invernadero

Residencias de baja elevación y pequeñosedificios comerciales

En un clima dominado por la calefacción

Ganancias y pérdidas en ventanas

Efectos promedios de sombreado

• Solo 12 puntos de datos Solo 12 puntos de datos RETScreenRETScreen®® vs. 8.760 para vs. 8.760 paramodelos de simulación horariamodelos de simulación horaria

• Actualmente no cubiertos:Actualmente no cubiertos: Ventanas no verticales Efectos instantáneos de sombreado Masa térmica especificada por el usuario


RETScreenRETScreen®®

Cálculo de la Energía Cálculo de la Energía CSPCSP

Ver el e-Libro

Análisis de Proyectos de Energía Limpia: RETScreen®

Ingeniería y Casos

Capítulo de Análisis de Proyectos de Calefacción Solar Pasiva

Calcular gananciasinternas

Calcular los ahorrosde energía totales

AHORROS DE ENERGÍA DE

CALEFACCIÓN

Calcular la demanda de enfriamiento

base / propuesta

Ajustar las propiedadestérmicas de las ventanas

Calcular el incremento en

carga de enfriamiento

base / propuesto debido

a ganancias solaresCalcular los ahorros

de energía en toda la

temporada de enfriamiento

AHORROS DE ENERGÍA DE

ENFRIAMIENTO

Calcular las reducciones de cargas pico de calefacción y enfriamiento

Calcular la demanda de calefacción

base / propuesta

Calcular el incremento en

carga de calefacción base /

propuesto debido a ganancias solares

Calcular los ahorros de energía en toda

la temporada de

calefacción


Ejemplo de Validación del Ejemplo de Validación del Modelo deModelo deCSP RETScreenCSP RETScreen®®

• RETScreenRETScreen®® comparado con HOT2-XP para una casa típica de comparado con HOT2-XP para una casa típica de 200 m200 m22 con estructura de madera con estructura de madera Ventanas de doble vidriado mejoradas a doble vidriado de baja – e con

argón RETScreen® a dentro del 18% de HOT2-XP

• También RETScreen comparado con el Método de Clasificación También RETScreen comparado con el Método de Clasificación de Energíade Energía Los ahorros de energía anuales de 8 ventanas de mayor rendimiento

comparados con el caso base de ventanas de doble vidriado

0

50

100

150

200

250

300

An

n.

En

erg

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(kW

h/m

2 )

Energy Rating Method

RETScreen

Método de Clasificaciónde Energía

Ah

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ía A

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s (

kW

h/m

2)


ConclusionesConclusiones

• La CSP comprende la orientación de edificios, ventanas La CSP comprende la orientación de edificios, ventanas eficientes en energía, sombreado, y masa térmica para eficientes en energía, sombreado, y masa térmica para reducir los costos de calefacción ambientalreducir los costos de calefacción ambiental

• Inversiones mínimas en ventanas pueden mejorar Inversiones mínimas en ventanas pueden mejorar grandemente el rendimiento de la cobertura de la edificación grandemente el rendimiento de la cobertura de la edificación con beneficios financieros de largo plazocon beneficios financieros de largo plazo

• RETScreenRETScreen®® calcula: calcula: El efecto de la orientación, tamaño, y tecnología en las ganancias solares

El efecto de la tecnología de ventanas en las pérdidas de calor

El efecto del sombreado en la carga de enfriamiento

• RETScreenRETScreen®® es un análisis anual con cálculo de recursos es un análisis anual con cálculo de recursos mensuales que puede lograr precisión comparable a los mensuales que puede lograr precisión comparable a los modelos de simulación horariamodelos de simulación horaria

• RETScreenRETScreen®® puede brindar significativos ahorros de costos en puede brindar significativos ahorros de costos en estudios de factibilidad preliminaresestudios de factibilidad preliminares


¿Preguntas?¿Preguntas?

Módulo de Análisis de Proyectos de Calefacción Solar Pasiva

Curso de Análisis de Proyectos de Energía Limpia deRETScreen® International

Para mayor información por favor visite el sitio web RETScreen en www.retscreen.netwww.retscreen.net

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