domingo, 22 de mayo de 2016

¿Frío?

¿Frío?

Comenzamos la sección de climatización. No con una propuesta para “crear frío,” si no analizando las necesidades, y como solventarlas, para no pasar frío.

Cabría pensar que para no pasar frío, hay que generar calor. Es lo realizado muy comúnmente con los sistemas de calefacción. Surge una pregunta: cuando voy a salir de casa a la calle ¿me pongo a generar calor o me pongo un abrigo?

No nos ponemos a generar calor, nos aislamos; con lo que conseguimos perder mucho menos calor del generado por nuestro cuerpo. Esto mismo es lo que se consigue AISLANDO los EDIFICIOS.

Cualquier trabajo bien realizado de aislamiento tiene unos resultados ESPECTACULARES. El punto culminante consiste en no tener que aportar calefacción (ni refrigeración) consiguiendo el caldeo necesario con el calor residual (corporal, electrodomésticos, alumbrado,). Puede parecer increíble, pero para el crudo invierno centroeuropeo se estudió la manera de conseguirlo, llegando al conocido como estándar Passivhaus*.


* El estandar Passivhaus en concreto limita la calefacción y refrigeración en menos de 15 kWh/(m² año)

Para ver ejemplos 



Sin llegar a ello, trabajos sencillos dan muy buenos resultados.

Veamos un primer ejemplo.

Partimos de un piso al que ampliaron el salón con la terraza colindante. Se trata de una vivienda en alquiler, con lo que realizamos un trabajo completamente desmontable, sin modificar ni taladrar nada ¡y con materiales reciclados en su mayoría!


En estas condiciones era con diferencia la dependencia más fría de la casa.


Obsérvese la gran cantidad de marco de aluminio, suponiendo por sí solo un puente térmico mayúsculo. También se ve parte de la gran superficie acristalada (vidrio simple). El murete inferior no disponía de aislamiento.

El cierre tampoco era muy bueno...




Con listones de madera (prácticamente lo único comprado) hacemos un bastidor apoyado en el cerramiento existente. Sobre este bastidor sujetaremos una planchas de poliestireno expandido . Concretamente tuvimos la suerte de que eran una tapaderas de unas cajas que una industria iba a tirar (tampoco es un material caro).



Poco a poco se ve como va a quedar




Una parte de los ventanales han quedado condenados (no daban luz a ningún sitio). El resto ha sido dividido en una ventana fija y otra corredera... ¡pero perfectamente ajustada con burlete!



Ambas ventanas constan de dos láminas de un plástico translúcido (poliestireno cristal , también reciclado) y entre láminas una cámara de aire.



Aspecto final




Nótese que echadas las cortinas no se aprecia visualmente nada. Surgiendo la duda de si en un futuro se forrará con algún material.

El resultados térmico es maravilloso, apreciándose también un menor nivel de ruido.


lunes, 2 de junio de 2014

INTRODUCCIÓN ENERGÍA SOLAR

Energía Solar Térmica

A modo de introducción a la energía solar, y como respuesta a alguna consulta realizada, van estas breves explicaciones.

El sol está emitiendo constantemente energía, si bien nos llega solamente de día, con variaciones en función de la estación del año en que nos encontremos (días más largos en verano) así como por la mayor o menor presencia de nubes. Como veremos esto influirá en como utilicemos esta energía y en el diseño de la instalación solar.



Separando formas de aprovechar la energía solar de forma indirecta (de origen solar pero transformada por procesos naturales) como los combustibles fósiles no renovables o combustibles sí renovables (biomasa) y el viento, la energía solar es la aprovechada directamente de la recibida del sol.


Los sistemas más simples son los pasivos, como la arquitectura bioclimática o los invernaderos.

Dentro de los activos tenemos una división entre térmicos (captan el calor) y los que producen electricidad directamente mediante paneles solares fotovoltaicos. Nos vamos a centrar en la energía solar térmica.

Dependiendo de a que temperatura necesitemos aprovechar esa energía, tenemos sistemas solares de alta, media y baja temperatura.

Sistemas de alta temperatura: se utilizan principalmente para generar electricidad mediante las centrales termosolares. Por medio de espejos (llamados heliostatos) o con colectores cilindro parabólicos se consigue concentrar los rayos solares, produciéndose vapor. A partir de aquí funcionan como cualquier central térmica.






En media temperatura: (superior a 100 ºC) se requiere también concentrar la energía que llega del sol, pero en menor medida. Su uso es en procesos industriales, como la industria conservera. Es el terreno ideal de los colectores cilindro parabólicos.




Baja temperatura: en este caso no se requiere concentrar los rayos del sol; lo que supone la gran ventaja de no tener que mover los espejos. La gran mayoría de las instalaciones solares térmicas pertenecen a este grupo. La energía es captada mediante colectores, clasificándose estos en tres familias: tubos de vacío, placa plana y especiales para piscina.


Vamos ahora al uso de la energía solar a baja temperatura.

Las principales demandas energéticas de una vivienda son la calefacción y calentar agua (lo que se conoce como Agua Caliente Sanitaria, ACS). La diferencia radica en que calefacción necesitamos una parte del año, precisamente cuando menos energía solar recibimos.

CALEFACCIÓN: Como se ha dicho, coincide la demanda con la época de menor energía recibida. Otra dificultad sería pretender usar radiadores, pues si estos no se sobredimensionan necesitan agua por encima de 65 ºC, y por encima de esta temperatura baja el rendimiento de la instalación solar. Caso distinto es con suelo radiante.

Siempre hay que tener en cuenta que la mejor opción de climatización consiste en aislar el edificio. En duros climas centro europeos se están construyendo casas que no necesitan calefacción, es lo que se conoce como Passivhaus



ACS: Por ser bastante constate la demanda energética, es la aplicación más rentable de la energía solar. Tal es así que en España la normativa, el Código Técnico de la Edificación (CTE) obliga para nuevos edificios y rehabilitación a cubrir una parte de esta necesidad mediante energía solar. En función del edificio y el clima exige unos mínimos de contribución solar. Habrá ciertos días en que necesitaremos una energía auxiliar (gas, electricidad... en días de invierno muy cubiertos). De esta manera rentabilizamos la instalación y garantizamos que siempre tendremos agua caliente.


(CTE nueva HE 4  2013)


ZONA CLIMÁTICA
I
 II
III 
IV
V
IRRADIACIÓN MEDIA DIARIA
(KWh/m2)
< 3,8
 3,8 – 4,2
 4,2 – 4,6 
 4,6 – 5,0 
> 5,0
(Fuente INM)

Sabiendo el tipo de uso, numero de usuarios y zona, se calcula la contribución media anual que tendrá que aportar la energía solar.


EJEMPLO

Supongamos una vivienda para seis personas en Madrid.

El punto 4.1 de la citada normativa (CTE HE 4) nos indica que para vivienda se estime 28 litros diarios para cada persona.

28 x 6 = 168 L

Obviamente 168 L se encuentra entre 50 y 50.000 L en tabla 2.1

Al estar en Madrid, zona IV del mapa. Por tanto como mínimo el 50 % de la energía que usemos para calentar agua ha de ser energía solar (en CTE anterior era 60%).









lunes, 12 de mayo de 2014

Alumbrado LED

O de como conseguir unos muy importares ahorros de electricidad.

Hoy día tenemos la posibilidad de bajar nuestra factura energética pasándonos a la tecnología LED. Lo podemos hacer con unos costes muy bajos, consiguiendo amortizar la inversión muy rápidamente. Esto es especialmente aplicable (pero no exclusivamente) en caso de cambiar  lámparas (“bombillas”) incandescentes; las halógenas tan extendidas hoy día forman parte de este grupo.




Clásica halógena tipo dicroica.

Dentro de este tipo nos encontramos con dos casos distintos, las alimentadas directamente a 230 Voltios (V) ó a 12 V mediante un transformador. Es de destacar que los transformadores utilizados para estos fines tienen bastantes pérdidas*, como veremos.

*En algunos pocos casos, en lugar de un transformador electromagnético, disponen de uno electrónico, con muchas menos pérdidas.

Por tanto podrán darse tres posibilidades de sustitución:

CASO
TENEMOS
PASAMOS A
1
Alimentación a 230 V.
Directamente sustituimos la lámpara
2
Alimentación a 12 V.
Cambiamos la lámpara, dejando el transformador
3
Alimentación a 12 V.
Quitamos el transfo. y cambiamos lámpara *

* En este caso es necesario cambiar también el portalámparas.


Vamos a verlo con unos ejemplos.

CASO 1

Sustituiremos 4 lámparas de unos focos halógenos con una potencia (P) de 50 vatios (W) cada bombilla y alimentación directa a 230 V.



Mediante  pinza amperimétrica procedemos a medir la intensidad (I) que consumen las incandescentes.




0,87 amperios (A). Como sabemos que la potencia es igual al producto de la intensidad por la tensión (los 230 V)

P = 0,87 x 230 = 200,1 W

Como se ve, sale clavadito (50 x 4).

A su vez, la energía (E) se calcula simplemente multiplicando la P por el tiempo. Esto significa que si están 1 hora funcionando, consumen una energía de 200,1 Wh

Procedemos a reemplazar por “bombillas” LED.



En este caso

P = 0,13 x 230 = 29,9 W

Vemos una relación (200 / 30) de 6,6 veces menos consumoEsto supone un AHORRO DEL 85% (200 es a 100%, como 30 es a “X”%, X=15%; por tanto el Ahorro es 100% - 15% = 85%).

Lo importante de esto es que es con la misma cantidad y calidad de luz.

Remarcamos: Misma luz y consumo real, medido in situ. Nos da un valor por unidad de (29,9 / 4) de 7,47 W; muy bajo pero sensiblemente mayor a lo indicado por el fabricante (4 W).

¡¡ ESTO HAY QUE TENERLO EN CUENTA PARA COMPARAR OFERTAS !!

MÁS VENTAJAS

Una vida útil mucho mayor, estimada en 25.000 horas (más de 12 veces).

Otra consideración no desdeñable es la ínfima aportación de calor de los LEDs. Lo que puede suponer ahorro en aire acondicionado.


CASO 2

Sustituiremos 2 lámparas de una potencia (P) de 50 vatios (W) de alimentación a 12 V mediante transformador.





Mediante la pinza  procedemos a medir la intensidad (I) que consumen.



0,52 A
Análogamente al caso 1: la potencia es igual al producto de la intensidad por la tensión (los 230 V)

P = 0,52 x 230 = 119,6 W

Llama la atención que era de esperar 100 W, pues la Potencia nominal (Pn) de cada lámpara es de 50 W. Los casi 20 W restantes corresponden a las pérdidas que habíamos comentado de los transformadores. Resulta un consumo real de 59,8 W cada punto de luz.

Realizamos el cambio por 2 lamparas (“bombillas”) LED de una Pn de 5 W.



P = 0,23 x 230 = 52,9 W

Una relación (119,6 / 52,9) de 2,2 veces menos consumo. También con la misma cantidad y calidad de luz. Como vemos, interesante; aunque no tanto como en el caso anterior.

Resulta un AHORRO DEL 55,77% (119,6 es a 100%, como 52,9 es a “X”%, X = 44,23%; por tanto el Ahorro es 100% - 44,23% = 55,77%).
Por tanto vemos óptimo pasar al caso 3.


CASO 3

Paso natural que consiste en eliminar el transformador. Es necesario cambiar el portalámparas, pues dependiendo de la tensión de alimentación son distintas las “bombillas”.

Para el caso de una lampara, pasamos del transformador + lámpara halógena (CASO 2 consumo medido de 59,8 W) a una lámpara LED a 230 V “4 W” (como la del CASO 1, consumo medido de 7,47 W).

Logramos un AHORRO DEL 87,5%  (59.8 es a 100%, como 7,47 es a “X”%, X = 12,5%; por tanto el Ahorro es 100% - 12,5% = 87,5%).



RESUMEN:
CASO
TENEMOS
PASAMOS A
AHORRO
1
Alimentación a 230 V.
Directamente sustituimos la lámpara
85,00%
2
Alimentación a 12 V.
Cambiamos la lámpara, dejando el transformador
55,77%
3
Alimentación a 12 V.
Quitamos el transfo. y cambiamos lámp. y portalámparas.
87,50%



UNOS EJEMPLOS, para cada bombilla de 50 W pasada a LED

EJEMPLO A. Supongamos un comercio que abre de 9 a 13:30 y de 17 a 20:30.






Días para

En 1 h un consumo (kWh) de
precio En 1 Día amortizar
CASO Con  incand. Con  LEDs €/kWh AHORRO 1 €
1 0,050 0,007475 0,14 0,05 21
2 0,0598 0,02645 0,14 0,04 26,77
3 0,0598 0,007475 0,14 0,06 17,06

En el caso 3, En 17 días se amortiza cada euro invertido.


EJEMPLO B. Ahora un bar que abre a las 8 y cierra a las 23 h.





Días para

En 1 h un consumo (kWh) de
precio En 1 Día amortizar
CASO Con  incand. Con  LEDs €/kWh AHORRO 1 €
1 0,050 0,007475 0,14 0,09 11,2
2 0,0598 0,02645 0,14 0,07 14,28
3 0,0598 0,007475 0,14 0,11 9,10

En el caso 3, En poco más de 9 días se amortiza cada € invertido en 1 lampara.



lunes, 5 de mayo de 2014

Calentar agua con el sol ¡y sin problemas!



(ver entrada “INTRODUCCIÓN ENERGÍA SOLAR”)

O de como preparar Agua Caliente Sanitaria (ACS) con energía solar Fotovoltaica (FV).

Esto que es muy sencillo, hace poco tiempo hubiese sido una locura ¿qué ha pasado?

?

La evolución tecnológica y la producción en gran escala han abaratado de una manera espectacular el precio del panel solar o módulo fotovoltaico. Aquí se puede ver la evolución del precio de las células del panel solar. (fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Panel_fotovoltaico)



¿Qué ventajas aporta la FV respecto al colector solar?


Sencillez. Los principales inconvenientes de una instalación solar con colectores son:


  • Sobrecalentamiento (verano, falta de consumo, fallo eléctrico).
  • Necesidad de anticongelante u otro sistema en climas con heladas. Esto supone un gran problema en caso de una fuga.


Todos estos problemas NO los tenemos con la generación fotovoltaica; además nos evitamos el inconveniente de tener que llevar dos tuberías. Resultando una instalación totalmente segura y recomendable, mucho más adecuada en un entorno donde no hay un mantenimiento constante*. Máxime en climas fríos por evitar el anticongelante y porque los módulos FV rinden más con frío.

También se puede añadir un menor peso en la cubierta, y un funcionamiento excelente los días de alternancia de nubes y claros.






¿Inconvenientes?

El único inconveniente es la necesidad de más superficie donde instalar las placas; siendo necesario no tener sombras.

De forma orientativa:

Nº de usuarios
Paneles (1,6 m²)
2
3
4
6
6
8


Para una instalación muy grande (hospitales...) sí sigue siendo ventajoso los colectores térmicos, por necesidades de espacio y por disponer de personal de mantenimiento.







¿Perspectiva de futuro?

Es muy posible que por fin en España*, algún día tengamos la posibilidad de intercambiar electricidad con la compañía suministradora, es lo que se conoce como BALANCE NETO.Cuando esto ocurra, con tan solo añadir un equipo, podremos aprovechar los excedentes de nuestra instalación solar ¡Aparte de calentar agua autoproducimos electricidad, consiguiendo un importante ahorro!


Países con balance neto: Alemania, Brasil, Bélgica, Costa Rica, Dinamarca, EEUU, Francia, Italia, Japón, México, Panamá, Portugal, Puerto Rico...