Climatización y Eficiencia Energética

1.- Climatización es energía         

Todo sistema de climatización consume energía, ya sea ésta del tipo no renovable (la mayoría de los casos) o renovable. Cuanta más energía necesitamos para alcanzar y mantener los condiciones de confort en un edificio menos eficiente será su sistema de climaización ( en términos energéticos) y mayor será su impacto ambiental. El consumo de energía de un sistema de climatización depende, dados un clima y una condiciones de sitio determinados, de los siguientes parámetros:
1) Diseño del edificio considerado en su orientación, forma, materiales tipo y dimensión de huecos y carpinterias, etc.
2)Utilización de mecanismos de aislamiento e inercia térmica
3) Tipos de infiltraciones y ventilación
4) Usos y constumbres de los usuarios
5)Disponibilidad de sistemas de gestión   
    

2.- Impacto ambiental

    
Climatización es energía y energía es impacto ambiental. El uso de energías no renovables ( de origen fósil y nuclear especialmente), comporta el bombeo incesante de recursos naturales que estamos agotando y no podemos reponer nunca más. Emplear energías no renovables es también lanzar al aire grandes emisiones de CO2, causa principal del cambio climático que sufrimos, subidas de temperaturas, dehielo, temporales, inundaciones, etc.
El consumo energético de climatización en una vivienda estandard, supone el 45% de la energía y el 39% de las emisiones de CO2 asociadas totales.Por tanto:
1) Diseñar el sistema de climatización para el mínimo consumo energético
2)Utilizar el máximo posible de energías renovables.
¿Cúanto y qué tipo de energía consume su sistema de climatización?
    

3.- Clima y climatización

Los edificios son barreras a la lluvia, al viento y a veces filtros sutiles a luz y el calor. Muchos de ellos se proyectan ignorando las condiciones del clima y luego su climatización se resuelve a puro consumo energético. Cada uno de los tipos climáticos (cálido-seco, cálido-húmedo, frío, templado, etc. ) implica una caracterización básica que permita plantear las grandes líneas arquitectónicas.Así mismo es importante conocer el microclima y las condiciones del entorno inmediato ( una pendiente al sur o al norte puede significar más de 3º C de diferencia de temperatura, por ejemplo). El sol, el viento y la lluvia no deben ser ignorados sino tenidos en cuenta en el proyecto, pués allí comienza la estartegia de climatización del edificio.
    

4.- Parámetros del confort

    
El clima, para decirlo de un modo simplificado, depende de cuatro parámetros objetivos: temperatura del aire, radiación de las superficies, humedad relativa y velocidad del movimiento del aire. La combinación correcta entre los cuatro ( y no solo entre temperatura y humedad del aire) crea las condiciones de confort humano que pueden establecerse con temperaturas de aire entre 15 y casi 30ºC. No obstante, hablar de clima es también hablar de la forma que cada uno de nosostros lo percibe, que varía de cultura y hasta de persona en persona. Una climatización bien resuelta debería permitir la regulación de los cuatr factores objetivos y además disponer de suficiente flexibilidad ( regulación, confort, sectorización, etc.) como para adaptarse adistintos usuarios.
    

5.- Más energías renovables     

    
Estamos acostumbrados casi exclusivamente a la electricidad y al gas como las fuentes de energía, aunque el futuro está en aquellas otras que tienen origen en el sol: eólica, solar fotovoltaica, solar térmica, biogás, biomasa, etc. Estas fuentes de energía, además de no agotar recursos ni contaminar, son las que más crecen en todo el mund: eólicas, 30%, fotovoltáica 21,5%( mientras tanto el gas natural lo hace en un 2,2%, el petroleo en 1,3%, y las nucleares en 0,6%). Si bien aún no podemos hablar de una sustitución energética sostenible total, las renovables cada vez se usan más, gracias al desarrollo competitivo del sector, el afloramiento de los costes ambientales de las no renovables y las ayudas económicas ( por ejemplo del IDAE y del ICAEN)
    

6.- Menos energías fósiles y nucleares         

       
El pico máximo del petroleo se sitúa en 2010, y a partir de allí habrá menos crudo y cada vez será más caro. La alternativa nuclear, como sabemos, implica graves riesgos de escapes radiactivos y la generación de unos residuos, también radioactivos durante milenios. Es urgente entender que ya estamos frente a un cambio energético que implica asumir: 1) La racionalización del uso de la energía y 2) el desarrollo de las energías renovables.
Con todo, hay energías no renovables más eficientes que otras: un KWh eléctrico supone entre 2 y 2,5 veces más emisiones de CO2 que la misma potencia térmica generada por gas natural o gasóleo, que aún puede optimizarse mediante sistemas de cogeneración (energía y calor), por ejemplo
    

7.-Evaluación energética         

        
Hasta hace poco tiempo predecir la demanda y el consumo energético de la climatización( también de la iluminación, los materiales, etc.) de un edificio requería largos y complejos estudios. Actualmente y gracias al desarrollo de programas informáticos como Transis, Calener, Líder, etc. es posible simular el comportamiento energético de un edificio en menos tiempo y de forma más accesible. Una vez "construido" un edificio virtual mediante estos programas ( y en forma paralela al proceso del proyecto) sabemos cúanta energía necesitará para funcionar. Jugando con su orientación, tipo de envolvente, uso, parámetros de confort, sistema de climatización, etc. podemos optimizarlo sucesivamente hasta encontrar las alternativas energéticamente más eficientes, que aportarán ahorros ambientales ( y económicos) muy significativos durante toda su vida útil
        

8.-Orientación del edificio         

        
El rechazo o la captación de energía por parte de las diferentes fachadas del edificio a lo largo de las estaciones del año junto con la resolución constructiva del mismo(huecos, tipos de acristalamiento, aislamiento e inercia térmica, etc.) en cada una de las orientaciones puede aumentar o reducir significativamente las necesidades de cañefacción y refrigeración de manera que la demanda energética disminiya sin sacrificar confort.
El aprovechamiento de la radiación solar hasta 1.700kwh/año en la península íberica, se logra optimizando la orientación sur respecto a una orientación media este-oeste, pudiendo de esta manera alcanzarse hasta un 34% de ahorro en consumo de calefacción, lo quee representa un 14% de energía y un 11% de emisiones de CO2 totales para una vivienda estandard.
        

9.-Consideraciones sobre la envolvente         

        
La piel del edificio es una interfaz energética. Puede captar orechazar la energía solar, conservar o disipar la energía del sistema de climatización artificial, ayudar o perjudicar a una correcta ventilación natural. factores todos que repercutirán sensiblemente en las necesidades energéticas de climatización. Existen numerosos mecanismos para resolver correctamente la envoltura pero cuyo conocimiento y uso son aún incipientes. El diseño de la protección solar, la disposición del aislamiento, el aprovechamiento del muro como colector y almacenador de calor, la cubierta como captadora de energía térmica y fotovoltaica, la utilización de acristalamientos selectivos y otros filtros solares y los mecanismos de refrescamientos de la estructura por ventilación natural y forzada desde las fachadas frias, entre otros, pueden ayudarnos a disminuir las necesidades de climatización artificial.
        

10.-Aislamiento térmico:conservación de la energía         

    
Primer mecanismo térmico que preserva condiciones de confort regulando el intercambio energético entre el ambiente interior y el exterior, disminuyendo las transferencias térmicas por transmisión de la envolvente ( soleras, muros,y cubiertas) y la eliminación de puentes térmicos combinada con el doble acristalamiento con cámara de aire ( considerando un 25% de la superficie de fachadas) se puede ahorrar hasta un 27% en cinsumo de calefacción ( 11% por aumento del aislamiento y 16% por doble acristalamiento). Tal reduccióm implica un 11% menos de energía y un 9% menos de emisiones de CO2 totales para el caso de vivienda estándar.
        

11.-Inercia térmica:uso diferido de la energía         

        
Segundo mecanismo térmico que se encuentra presente en los sistemas constructivos habituales, la inercia térmica que suele ser ignorada por completo. La inercia térmica es la capacidad que tienen las grandes masas de materiales de alta densidad ( estructura de hormigón, muros de ladrillos, etc.) para conservar le energía térmica que les llega y liberarla en tiempo diferido, colaborando a disminuir las demandas de calefacción y de refrigeración. Mecanismos tales como el invernadero o el muro trombe, valiéndose de la conductividad térmica y del espesor de los diferentes materiales, permiten administrar la energía solar con retards de factor 0,3-0,7, demanera tal que ésta es absorbida cuando el calor sobra en el ambiente y, por el contrario, es emitida cuando hace falta.
        

12.-Mecanismos para el control solar         

        
Tercer mecanismo térmico, que no solemos tener muy presente. La búsqueda de la transparencia y la ligereza a menudo olvida que lo primero que hay que hacer con la radiación solar excesiva, en vez de contrarestarla con refrigeración, es evitarla. En la península íberica, donde la radiación solar es elevada, en gran parte del año la sombra es imprescindible. A veces,lo olvidamos y no tenemos en cuenta el ejemplo de la arquitectura tradicional que contaba con gran cantidad de filtros que permitian reducir o tamizar gran parte de la radiación. Un mismo estudio de potencia frigorífica, dependiendo del tipo de edificio y acristalamiento, puede dar una necesidades de refrigeración ( y por tanto energía) de hasta un 50% menores si hay mecanismos de protección solar.
        

13.-La buena ventilación         

        
Cuarto mecanismo térmico, también algo olvidado, que puede ayudar a eliminar el calor excednte. Tradicionalmente hemos utilizado la ventilación para aumentar la velocidad del movimiento del aire y la disipación del calor del cuerpo, pero actualmente contamos con nuevas aplicaciones que permiten bajar sustancialmente la temperatura interior de verano a través de :
1)Inyección natural o forzada de aire de la fachada fria (ventilación cruzada direccional) o enfriado naturalmente ( por evaporación de agua, túnel ba jo tierra, etc,) y
2) Ventilando de la misma manera la estructura del edificio ( por exposición de la misma al ambiente interior, mediante forjados alveolares ventilados, etc.).
Ambas alternativas han hecho posible prescindir del aire acondicionado, aún bajo temperaturas de hasta 28ºC y humedades relativas del orden del 50-60%.
        

14.-Sistemas de calefacción         

        
Agotadas las posibilidades de la calefacción natural ( mecanismos de ivernadero, muro trombe, trampas de aire caliente, etc.), la elección del sistema de calefacción es muy importante para la eficiencia energética. Las alternativas más eficientes son las que utilizan energías renovables ( biogás, solr térmica, biomasa), calderas centralizadas de alto rendimiento de condensación a gas, bajas temperaturas de funciionamientp e inercia térmica ( como suelo radiante) y bombas de calor centralizadas a gas ( en segunda instancia eléctricas). La combinación de calderas de condensación con la mejora de la resistencia térmica de los cerramientos ( grosor del aislamiento más vidrio cámara) permite reducir el consumo energético y las emisiones asociadas de la calefacción hasta un 47%.
        

15.-Sistemas de refrigeración         

       
Agotada la refrigeración natural ( ventilación de la estructura, inyección de aire enfriado naturalmente, etc.) la alternativa artificial más eficiente es la bomba de calor a gas en instalaciones colectivas y eléctrica en instalaciones individuales. Permite ahorrar, en una vivienda estándar, hasta 475 KWh(eléctricos) año con respecto a otras tecnologías. Es importante no utilizar refrigerantes basados en gases CFC o HFC, que dañan el ozono de la atmósfera, el cual actúa como un filtro de las radiaciones solares nocivas.
Un sistema interesante pero no suficientemente desarrollado es la absorción, que aprovecha el calor ambiental y no utiliza fluidos refrigerantes para producir aire frio. En el norte de Europa también han dado buenos resultados los sistemas de superficies radiantes haciendo circular por ellos agua fría.
        

16.-Integrar el sistema         

    
La centralización y la gestión domótica del sistema permiten regular la aportación de calefacción y refrigeración, adecuando los flujos a las demandas de cada parte del edificio en función de la temperatura exterior, la orientación, el tipo de uso, la ocupación, las pautas de confort, la zonificación, el horario, el control de los cerramientos, la tarifa de energía, etc., aumentando o disminuyendo la generación en los equipos que producen el calor o el frío. Se ajustan así los consumos, necesidades y pérdidas, lo que implica un gran aumento de la eficiencia del sistema en su conjunto. Dependiendo del clima, el tipo de edificio, el sistema instalado y la gestión, se puede alcanzar( para calefacción) e iluminación) hasta un 30% de ahorro energético.