2. Intercanvi d'energia i matèriahumitat relativa, moviment de l’aire, activitat, roba, etc. confortable CONDICIONS DE CONFORT TÈRMIC 2. Conceptes bàsics .- 2.1 Condicions del

1

INTERCANVI D’ENERGIA I MATÈRIA

CHRISTOPH PETERS CONSTRUCCIÓ II 6.10.2008 LA SALLE (CURS 2008-2009)

TEORIA DE L’EMBOLCALL

NOM DE LA CLASSE

1. Introducció 1.1. Necessitat d’actuació1.2 Criteris d’edificació sostenible

2. Conceptes bàsics 2.1. Condicions del confort tèrmic2.1. El transport de calor2.1. Potència - Demanda – Consum

3 Paràmetres de gestió de l’energia3.1. Inèrcia3.2. Aïllament3.3. Radiació i control solar3.4. Ventilació

ÍNDEX: INTERCANVI D’ENERGIA I MATÈRIA

2

NOM DE LA CLASSEAUGMENT D’EMISSIONS DE CO21.Introducció – 1.1.Necessitat d’actuació

Augment d’emissions de CO2a l’Estat Espanyol 1990 - 2008

Crisis what crisis ?

NOM DE LA CLASSECONSUM ENERGÈTIC A L’EDIFICACIÓ1.Introducció – 1.1.Necessitat d’actuació

3

NOM DE LA CLASSE

Ús il·limitat d’il·luminació artificial Sistemes de refrigeració per pal·liar la manca de protecció solar

Alt ratio superfície – volum – transmissió elevadaManca de densitat urbana – necessitat de transport (públic)

URBANISME I ARQUITECTURA 1.Introducció – 1.1.Necessitat d’actuació

NOM DE LA CLASSECONSUM ENERGÈTIC A L’EDIFICACIÓ1.Introducció – 1.1.Necessitat d’actuació

Source: Global Mapping of Greenhouse GasAbatement Opportunities up to 2030

Building Sector deep diveVattenfall - June 2007

4

NOM DE LA CLASSE

Font: Life-Cycle Cost Analysis (LCCA)Sieglinde Fuller

CICLE DE VIDA DELS EDIFICIS 1.Introducció – 1.1.Necessitat d’actuació

NOM DE LA CLASSE

Edificació CTE / DEE

41%

0%

58%

1%

MaterialesConstrucciónUsoDeconstrucción

Habitatge d'alta eficiència energètica

54%

1%

44%

1%MaterialesConstrucciónUsoDeconstrucción

Consum d’energia en habitatges per fases de cicle de vida segons estàndard d’edificació

Font: Estudi sobrereducció de CO2 en 60 habitatges a Tossa de Mar, promotor Incasol.

Sabaté associatsArquitectura i Sostenibilitatwww.saas.cat

CICLE DE VIDA DELS EDIFICIS 1.Introducció – 1.1.Necessitat d’actuació

5

NOM DE LA CLASSE

Font: La contribució de l’habitatge de Catalunya a la reducció d’emissions de gasos efecte hivernacleInstitut Cerdà – Novembre 2005

CONSUM ENERGÈTIC DE L’HABITATGE1.Introducció – 1.1.Necessitat d’actuació

NOM DE LA CLASSEDEMANDA ENERGÈTICA A BARCELONA

Demanda energètica dels edificis residencials a Barcelona segons el Pla de Millora Energètica (2003) de la ciutat:

• Calefacció: 31-37 kWh/m2 (a 84% dels habitatges)

• Casc antic: 50 kWh/m2,

• Nova construcció: 14 kWh/m2

• Refrigeració: 6 -10 kWh/m2

• Nova construcció: 20,3 kWh/m2

Tendències:

• Millora del comportament tèrmic hivernal

• Empitjora del comportament tèrmic a l’estiu

1.Introducció – 1.1.Necessitat d’actuació

6

NOM DE LA CLASSEDEMANDA ENERGÈTICA A BARCELONA

Demanda energètica dels edificis d’oficines a Barcelona segons el Pla de Millora Energètica (2003) de la ciutat:

• Edificis “vells”:

• Calefacció: 37 kWh/m2

• Refrigeració 65 kWh/m2

• Edificis “nous”:

• Calefacció: 8 kWh/m2

• Refrigeració: 81 kWh/m2

1.Introducció – 1.1.Necessitat d’actuació

NOM DE LA CLASSE

Decret d’Ecoeficiència en Edificis (14.02.2006) Regional 15.08.2006Codi Tècnic de l’Edificació (27.03.2006) Nacional 28.09.2006Certificació Energètica d’Edificis (30.04.2007) Nacional 30.10.2007

ENERGIA

LEGISLACIÓ RECENTMENT ACTUALITZADA1.Introducció – 1.1.Necessitat d’actuació

7

NOM DE LA CLASSEQUALIFICACIÓ ENERGÈTICA D’EDIFICIS1.Introducció – 1.1.Necessitat d’actuació

NOM DE LA CLASSE

1. Ús de materials de baix impacte ambiental i que per a la seva producciói reutilització, reciclatge o destrucció necessitin menys energia possible.

2. Reducció de demanda energètica de l’edifici mitjançant el disseny arquitectònic i especial atenció a la composició de la pell del edifici.

3. Ús de sistemes eficients de climatització i il·luminació.

CRITERIS D’UNA EDIFICACIÓ SOSTENIBLE 1. Introducció - 1.2. Criteris d’una edficació sostenible

4. Aprofitament dels recursos naturals, incorporant sistemes d’ús de aigua de pluja i aigües grises, i instal·lacióde sistemes d’energies renovables (solars tèrmics i fotovoltaics).

5. Introducció d’un sistema de gestióde l’edifici per a ajustar al màxim els consums a les necessitats (Building Management System).

8

NOM DE LA CLASSE

Paràmetres de confort: una combinació de temperatura, humitat relativa, moviment de l’aire, activitat, roba, etc.

confortable

CONDICIONS DE CONFORT TÈRMIC2. Conceptes bàsics .- 2.1 Condicions del confort tèrmic

NOM DE LA CLASSE

1

EL TRANSPORT DE CALOR 2. Conceptes bàsics .- 2.2 El transport de calor3. El transport del calor

Conducció: transport de calor per excitació molecular que es dona entre sòlids que es troben en contacte

Convecció: transport de calor per moviment de les molècules. Es dona en líquids o gasos

Radiació: transport de calor per radiacions electromagnètiques, pot desplaçar-se pel buit. Tot material calent és un emissor de radiacions i tot material més fred pot esdevenir-ne un embornal

El flux d’energia és la quantitat d’energia transportada per unitat de temps, on: I T és flux d’energia∆Q és increment d’energia∆t és increment de temps

La seva unitat habitual és el Watt (1 J/s); abans les kilocalories/hora (1 kcal/h=1’16 W).

tQIT ∆

∆=

9

NOM DE LA CLASSEDIAGRAMA DE ZONES DE CONFORT2. Conceptes bàsics .- 2.1 Condicions del confort tèrmic

NOM DE LA CLASSE

Rabat

Cairo

AlgiersTunis

TiranaAnkara

Beirut

Barcelona

Source: www.meda-corpus.net

AVERAGE TEMPERATURE (ºC)

0

5

10

15

20

25

30

35

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC

BEOGRAD (13,2 ºC)DAMASCUS (16,4 ºC)CAIRO (21,9 ºC)NOUAKCHOTT (27,1 ºC)BARCELONA (15,8 ºC)

TEMPERATURA MÈDIA ANUAL 2. Conceptes bàsics .- 2.1 Condicions del confort tèrmic

10

NOM DE LA CLASSE

Dades meteorològiques d’influència:

• Ubicació: Latitud, longitud and altura sobre el nivell del mar.

• Temperatura: mitja mensual, màxima i mínima mitja, màxima i mínima absoluta. Oscil·lació tèrmica.

• Humitat: relativa i absoluta.

• Condicions del cel: hores diàries de sol, nubositat, nombre de dies clars i tapats, etc.

• Vent: Freqüència, direcció i velocitat.

• Precipitacions

• Radiació solar: Directa, difusa, reflectida.

Microclimes:

• Ubicació: Efecte d’illa de calor.

• Distància al mar: Capacitat d'emmagatzematge de calor de l’aigua, brises i vents.

• Altura sobre el nivell del mar: Reducció de temperatura amb l’altura, augment de radiació solar, reducció de humitat absoluta.

• Topografia: Radiació solar, vents, boira, precipitacions.

• Vegetació: Reducció de la velocitat del vent, augment de humitat relativa, reducció de temperatura per evaporació.

DISSENYAR AMB EL CLIMA2. Conceptes bàsics .- 2.1 Condicions del confort tèrmic

NOM DE LA CLASSE

QV

QT

QS

QT

Qi

Q

19-26 ºC

1

BALANÇ TÈRMIC 2. Conceptes bàsics .- 2.1 Condicions del confort tèrmic

11

NOM DE LA CLASSEPOTÈNCIA – DEMANDA - CONSUM 2. Conceptes bàsics .- 2.3 Potència, demanda i consum

• Potència màxima o càrrega(W): Valor de ∆Q/∆t més gran en el transcurs de l’any,través de tot l’embolcall de l’edifici, tenint en compte TOTS els mecanismes de transport i emmagatzematge d’energia (conducció, radiació, inèrcia i convecció). Es diferencien les càrregues de calefacció de les de refrigeració.

•Demanda (J o kWh): Energia necessària per mantenir l’edifici a unes determinades condicions de confort interiors al llarg de l’any.

•Consum (J o kWh): Energia utilitzada per mantenir l’edifici a unes determinades condicions de confort interiors al llarg de l’any.

DEMANDACONSUM =

RENDIMENT SISTEMES DE SUPORT ENERGÈTIC

Embolcall => DemandaEmbolcall & sistemes de suport => Consum

NOM DE LA CLASSE

Inèrcia tèrmica: Capacitat d’un cos d’emmagatzemar calor. És l'estratègiafonamental en climes mediterranis amb un fort contrast dia/nit i en cultures de construcció mineral.

Aïllament: Control de la resistència al pas d’energia tèrmica d’un punt a un altre per conducció o convecció, a traves de la substitució del material o de la modificació del seu gruix. Aparició de façanes multicapa i materialsespecialistes.

Control solar: A base de interposar o no una barrera a la radiació, o modificar les característiques dels elements transparents, podem afavorir o evitar elsguanys tèrmics. Aquest és un aspecte essencial tant per aprofitar la radiació a l’hivern com per limitar el sobreescalfament a l’estiu.

Ventilació: La ventilació te dos efectes: afavoreix els intercanvis amb el medii facilita el procés natural de refrigeració per evaporació. És un mecanismedesitjable en entorns calorosos i amb construccions de baixa massa termíca.

PARÀMETRES DE GESTIÓ DE L’ENERGIA3. Paràmetres de gestió de l’energia

12

NOM DE LA CLASSEINÈRCIA TÈRMICA - PRINCIPI3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.1 Inèrcia

TVCTmCQ e ∆××=∆××= ρ·

La inèrcia tèrmica és la capacitat que tenen els cossos d’emmagatzemar calor.

La capacitat calorífica depèn de la calor específica del material (Ce), el calor necessari per a elevar la temperatura d’una massa de 1Kg de material 1ºC, i de la seva massa.

Capacitat calorífica

Valors de referència:Ce (KJ/Kg.K) ρ (kg/m3) Ce. ρ

Aigua 4 1.000 4.000Fusta 2 500 1.000Formigó 1 2500 2.500Acer 0,5 7500 3.750

On. Q: Quantitat de calor acumulatCe: calor específica(KJ/Kg.K)m: massa (Kg)∆ T:increment de tempsV: volum (m3)ρ: densitat (kg/m3)

NOM DE LA CLASSEINÈRCIA TÈRMICA - TOVES3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.1 Inèrcia

Tot i que el calor específic de la pedra no és molt alt (0,7 KJ/Kg.K) les estructures de murs de fàbriques minerals aprofiten la seva gran massa per a generar una gran inèrcia tèrmica

13

NOM DE LA CLASSE

Vall M’Zab, Algèria Masia, Catalunya

INÈRCIA TÈRMICA3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.1 Inèrcia

NOM DE LA CLASSEINÈRCIA TÈRMICA3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.1 Inèrcia

14

NOM DE LA CLASSERick Joy. Convent Avenue Studios. (Tucson, Arizona, 1995-97). 3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.1 Inèrcia

NOM DE LA CLASSELes variacions tèrmiques externes, en travessar tancaments amb inèrcia, pateixen un retard o desfasament (ϕ) i una atenuació o amortiment (µ).

on e=gruix tancament; α=difussivitat;

f=freqüència d’oscil·lació tèrmica (1/24 hores).

Exemple: Paret de termoarcilla de 29cm. Ce =754 J/(kg·K), ρ=1500 kg/m3 , λ=0,203 W/(m·K)⇒ ϕ=15’8 hores i µ=0,016 (atenuació=100x(1-µ)=98’4%)

ϕ

µ

)··exp()( int

απµ fe

AmplitudAmplitude

ext

−==απ

ϕ··

1·2

)(f

ee =

ρλα·eC

=

INÈRCIA TÈRMICA

15

NOM DE LA CLASSEEames. Casa Eames. Pacific Palisades, Califòrnia, USA 1945

Construccions lleugers

La lleugeresa de les construccions realitzades amb materials orgànics o evolucionats fa que la seva inèrcia tèrmica sigui molt baixa, això afecta negativament en el seu comportament front a la calor i, especialment, a la radiació solar

3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.1 Inèrcia

NOM DE LA CLASSE

Dia d‘hivern assolellat


16

NOM DE LA CLASSE

Dia d‘estiu assolellat - finestres obertes


NOM DE LA CLASSE

Dia d‘estiu assolellat - finestres tancades


17

NOM DE LA CLASSEAÏLLAMENT

3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.2 Aïllament

xT

Sc ∆=Φ ·λ

Conductivitat

T int T ext

∆ X

L’aïllament és la resistència al pas d’energia tèrmica entre dospunts. Considerant exclusivament el transport a traves de la conducció del material, el seu valor depèn del gruix i d’un valor unitari anomenat conductivitat tèrmica (λ)

La llei de Fourier determina la relació entre el flux, el gruix i la conductivitat:

On. Φ. flux d’energiaλ: calor que passa per unitat de temps, d’àrea i de gruix, quan hi ha una diferència de temperatura de 1 ºC. (W/mºC).S: superfície del tancamentx: gruixT: increment de temps

λxR ∆=

De manera similar podem determinar la resistència unitària d’un sòlid al pas del calor, si S=1 i T=1s

NOM DE LA CLASSEAÏLLAMENT


Valors λ de referència:

Metalls > 50Pedra, formigó, maó,vidre 1-10Fusta, fibres… 0’1-0’5Aïllaments <0’05

L’aïllament tèrmic alenteix l’intercanvi d’energia entre dos cossos però no n’impedeix el pas; de manera que si no hi ha aportació d’energia les temperatures exterior i interior s’acaben igualant.

L’increment d’aïllament pot obtenir-se a base d’incrementar el gruix dels tancaments o incorporant un gruix de material específic

18

NOM DE LA CLASSECAPACITAT D’AÏLLAMENT DE LA FUSTA


NOM DE LA CLASSECAPES ESPECÍFIQUES D’AÏLLAMENT


19

NOM DE LA CLASSEAire Elements constructius Aire

θe θiθse θsi

θe θi

Radiació

Convecció

Conducció

R se

Radiació

Convecció

Conducció

R si

e /1 1λ e /2 2λ e /3 3λ

R = e /Σ j jλn

j

R = R +R + RT se si

Resistència tèrmica superficial interior

Resistència tèrmica superficialexterior

R Rse siResistències tèrmiques internes R

Resistència tèrmica RT

R2 R3R1

[ ]WeTAQ ∆⋅⋅= λ

WKm

mKWmeR ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=

λ2

/

KmW

eRU

T ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

⋅== λ

21

Valors de λ (W/mK). : Metalls > 50Pedra, formigó, maó,vidre 1-10Fusta, fibres… 0’1-0’5Aïllaments <0’05

FLUX ENERGÈTIC – TANCAMENT OPAC3.. Paràmetres de gestió de l’energia

NOM DE LA CLASSE

d3 d1d2

θR

θe

.

...

. .

λ3 λ1λ2

hsi

hse

FLUX ENERGÈTIC – TANCAMENT OPAC3.. Paràmetres de gestió de l’energia

20

NOM DE LA CLASSEFLUX ENERGÈTIC – CÀLCUL DE TRANSMITÀNCIA3.. Paràmetres de gestió de l’energia

Façana Gruix Densitat Lambda Resistència U lím(m) (kg/m3) (W/m·K) (m2·K/W) Zona clima D3

Aire exterior 0.04Plafó de OSB 0.013 600 0.13 0.1000Llana d'ovella 0.060 35 0.043 1.3953Plafó de cartró-guix 0.013 1200 0.25 0.0520Aire interior 0.1300TOTAL 0.09 m 1.72 K·m2/W

U = 0.58 W/m2·KPonts tèrmics 25% U(+P.T.)= 0.73 W/m2·K 0,66 W/m2·K

CTE HE 1-31 Taula D.1

CTE HE 1-31 Taula E.1

CTE HE 1-3 Taula 2.2

Característiques dels materials i productes

La resistència tèrmica dependrà bàsicament de la resistència de la capa aillant.

Les capes conductores o les de poc gruix gairebé no influiran.


21


NOM DE LA CLASSE

Codi Tècnic de l’Edificació

FLUX ENERGÈTIC – CÀLCUL DE TRANSMITÀNCIA3.. Paràmetres de gestió de l’energia

22

NOM DE LA CLASSE

D1C1

D2C2

D3C3

B3A3

E1

C4B4A4

Codi Tècnic de l’Edificació

Barcelona: C2200 – 399 m: C1400 – 599 m: D1600 – 799 m: D1800 – 999 m: E1

Referència: 1 m

Sev

erita

tclim

àtic

a(e

stiu

)

Severitat climàtica (hivern)

Lleida: D3200 – 399 m: D2400 – 599 m: E1600 – 799 m: E1800 – 999 m: E1

Referència: 131 m

Girona: C2200 – 399 m: D1400 – 599 m: D1600 – 799 m: E1800 – 999 m: E1

Referència: 143 m

CLIMATOLOGIA A CATALUNYA SEGONS CTE3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.2 Aïllament

NOM DE LA CLASSETRANSMITÀNCIA MÀXIMA SEGONS CTE3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.2 Aïllament

Codi Tècnic de l’Edificació U (W / m2·K)

1,90 -3,10

1,90 -3,50

2,20 -4,40

2,70 -5,703,40 -5,70

Obertures

0,350,380,410,450,50Cobertes

0,480,490,500,520,53Terres

0,570,660,730,820,94Murs façana

Zona EZona DZona CZona BZona ATancament

La transmitància límit de les obertures varia en funció de l’orientació i el percentatged’obertures en relació a la façana

23

NOM DE LA CLASSE

xTS

tQI

CDCD ∆

∆=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∆∆= ··λ

Ponts tèrmicspotencials

Exemple: Tancament de formigó amb aïllament interior (A= 10m2) i forjat senseaïllament (A= 0’8m2): λ(Fo)= 1, λ(Aïll)= 0’04, e(Fo)= 30cm, e(Aïll)= 5cm

HETEROGENITATS EN TANCAMENTS

3,00,13,0

55,1]04,005,0

0,13,0[

==

=+=

=

=

Forj

Tanc

R

R

12,9·]67,245,6·[]8,0·33,310·645,0·[ TTTITOT ∆≅+∆=+∆=

Pont tèrmic: Part del tancament substancialment mésconductora que la resta del tancament (exemples: fusteries metàl·liques, forjats sense aïllament…).

KmWU

KmWU

Forj

Tanc

·2333,3

3,01

·2645,0

550,11

==

==

=

=


NOM DE LA CLASSEÚS D’AÏLLAMENTS A L’ESTAT ESPANYOL 3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.2 Aïllament

24

NOM DE LA CLASSE

Llana d’ovella 0,043 W/m·K (12% fibra de polièster)Font: Victermofitex

Cel·lulosa insuflada: 0,040 W/m·K (paper de diari, 10% Borax per resistència al foc i fungicida / insecticida)

AÏLLAMENTS DE BAIX IMPACTE AMBIENTAL3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.2 Aïllament

NOM DE LA CLASSE

9,944Cel·lulosa

65,0250Llana mineral

100,6387Poliestiré expandit

Emissions de CO2(kg/m3)

Energia primària(kWh/m3)

Aïllament

AÏLLAMENTS DE BAIX IMPACTE AMBIENTAL

Material GruixConductivitat

tèrmica Densitat Pes Emissions Preu(m) (W/m·K) Kg/m3 Kg/m2 kg CO2/m

2 €/m2

Poliuretà projectat in situ 0,02 0,035 35 0,72 7,45 5,17Poliestirè Expandit 0,04 0,035 30 0,51 8,58 7,77Poliestirè extruït 0,04 0,035 38 1,35 7,00 11,97Plafó rigid de suro 0,08 0,05 110 9,36 3,99 16,60Llana de roca, plafó semirígid 0,06 0,04 25 2,04 3,96 5,70Llana de roca L 040 amb barrera de vapor 0,06 0,04 25 1,52 2,38 4,16Llana de roca, plafó semirígid amb barrera de vapor 0,08 0,05 25 2,11 4,49 6,24Llana d'ovella 0,1 0,05 15 1,50 0,00 6,80Llana d'ovella 0,08 0,05 15 1,20 0,00 6,00Cel·lulosa injectada 0,1 0,04 45 5,00 1,80 7,00


25

NOM DE LA CLASSE

xTS

tQI

CDCD ∆

∆=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∆∆= ··λ

a)VARIABLE durant l’any o amb les condicions climatològiques!!

Exemple: potència de la radiació incident sobre 100 m2 de coberta ...• Dia d’estiu clar: > 12 kW• Dia d’hivern tapat: <0’5 kW

b) VARIABLE al llarg del dia:Durant la nit: 0kW

Radiació global = radiació directa + radiació difusa (anisotròpica + reflectida)

Estratègies aprofitament i control solar

1.300 W/m2

LA RADIACIÓ SOLAR 3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar

NOM DE LA CLASSE

+/-115º

70º

Estiu(25-jul)

+/- 70ºAngle sortida/ posta de sol (φ)

30ºAlçada màxima (θ)

Hivern(21-des)latitud 40º, nivell de mar

Trajectòria solar Angles solars

Azimut

Inclinació

LA RADIACIÓ SOLAR 3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar

26

NOM DE LA CLASSE

• A l’hivern, la radiació solar incideix sobre les façanes properes a l’orientació sud d’una manera més perpendicular que a l’estiu, quan el sol passa més alt.

• La façana sud rep més radiació solar a l’hivern que no pas a l’estiu (aproximadament el triple), malgrat que el dia és més llarg a l’estiu. A tall d’exemple, a 40º de latitud rebria aproximadament 3 kW/m2 el 21 de desembre i només 0,93 kW/m2 el 21 de juny.

• La radiació solar a les façanes est i oest és de l’ordre de 2,5 vegades més gran a l’estiu que a l’hivern.

• La façana nord rep molt poca radiació directa i únicament a l’estiu.

• Per la seva banda, la coberta rep aproximadament 4,5 vegades més radiació a l’estiu que no pas a l’hivern.

CLIMATOLOGIA – RADIACIÓ SOLAR 3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar

NOM DE LA CLASSECLIMATOLOGIA – RADIACIÓ SOLAR 3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar

CONTROL SOLAR

-Evitant guanys energètics

-Orientacions

APROFITAMENT SOLAR

-Guanys d’energia

-Orientacions

27

NOM DE LA CLASSE

Propietats: • λ·f = c ⇔ f = c/λ ⇔ Si λ↑⇔f↓ i si λ↓⇔f↑ (λ= longitud d’ona ; f =

freqüència), c= velocitat =3·108 m/s en el buit i en l’aire.• f↑⇒E↑ (E=energia)

Transport d’energia en forma d’ones electromagnètiques, degut a la temperatura absoluta dels cossos.

•D’ona curta <= Sol•D’ona llarga: exterior(<=parets externes, el cel, el terreny, elements circumdants) o interior(<= superfícies internes calentes).

CLIMATOLOGIA – RADIACIÓ SOLAR 3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar

NOM DE LA CLASSE

xTS

tQI

CDCD ∆

∆=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∆∆= ··λ

Absorbida (A)

Transmesa (T)Reflexada (R)

Incident (I)

Emesa cap a l’exterior (Eext)

Emesa cap a l’interior (Eint)

I = R+T+A = R+T+E = R+T+Eint+Eext(A=E ⇔ equilibri tèrmic)

Factor solar:

IER

IETFS ext+−=+= 1int

1,00

Comportament d’un vidre d’aïllament tèrmic respecte l’aportació d’energia solar

INTERACCIÓ DE RADIACIÓ AMB MATERIAL3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar

28

NOM DE LA CLASSE

Font: La Veneciana de Saint Gobain

Un baix factor solar també comporta una transmissió lluminosareduïda.

PARÀMETRES DE VIDRES3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar

NOM DE LA CLASSE

Comportament d’un doble vidre amb persianes venecianes exteriorsrespecte l’aportació d’energia solar

Font: WAREMA Renkhoff GmbH

CONTROL DE RADIACIÓ SOLAR3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar

29

NOM DE LA CLASSE

Paràmetres que influeixen l’eficiència de la protecció solar

Comportament de l’usuari

Font: WAREMA Renkhoff

GmbH

Definició del valor Fccom a quocient de gtotal / g sense protecció solar

Fc = 0,20 / 0,80 = 0,25


NOM DE LA CLASSE

Paràmetres que influeixen l’eficiència de la protecció solar

Ubicació de la protecció solar: exterior, interior, entre les llunes

• Entre les llunes és tres a quatre vegades més eficient que interior• Exterior es set a deu vegades més eficient que interior

Font: WAREMA Renkhoff GmbH

Fc = 0,09 Fc = 0,6Fc = 0,21


30

NOM DE LA CLASSEPROTECCIONS SEGONS ORIENTACIONS

Nord

Aïllament tèrmic cap a l’exterior. La seva influència creix amb la reducció de les temperatures exteriors mitjanes a l’hivern. Cap protecció solar.

Est i oest

Proteccions solars mòbils son inevitables per excloure la radiació durant unes hores, mentre durant les altres hores interessa una vista lliura i una bona il·luminació.

Sud

Protecció mòbil per treball telemàtic (al hivern contra radiaciódirecta, a l’estiu contra enlluernament), per altres usos proteccions horitzontals fixes.

3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar

NOM DE LA CLASSE

Conducció de llum natural al fons del local sense enlluernament

• Protecció contra enlluernament

• Reflexió de la llum natural al sostre del local

• 70% d’estalvi d’energia elèctrica

APROFITAMENT DE LLUM NATURAL3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar

31

NOM DE LA CLASSE

Radiació difusa sense sistema de reflexió de llum natural

Radiació difusa amb persiana veneciana d’aprofitament de llum

natural (làmines obertes)

Radiació directa amb persiana veneciana d’aprofitament de llum natural (làmines

de la part superior obertes, làmines de la part inferior tancades)

APROFITAMENT DE LLUM NATURAL3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.3 Radiació i control solar

NOM DE LA CLASSE

Objectius

• Garantir la qualitat de l’aire necessària per a la respiració i per evitar possibles olors.

•Minimitzar l’aportació de calor (estiu) o pèrdua de calor (hivern) mitjançant el bescanvi d’aire interior “carregada” amb l’aire exterior “fresc”.

En la nostra latitud: minimitzar el bescanvi d’aire al higiènicament necessari: 25 m3/pers·h.

3. VENTILACIÓ VERSUS ESTANQUITAT3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.4 Ventilació

32

NOM DE LA CLASSE3. VENTILACIÓ VERSUS ESTANQUITAT3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.4 Ventilació

Ventilació creuada Ventilació per lluernaris

NOM DE LA CLASSE

Part de la renovació la proporcionen les infiltracions per la pell de l’edifici, principalment les fusteries, però de forma incontrolada, amb efectes secundaris importants com fluxos d’aire molestos i pèrdues d’energia en cas de més ventilació de la higiènicament necessària.

Control d’infiltracions mitjançant “Blower-Door-Test”.

Per tal de poder controlar la ventilació, es limita les infiltracions mitjançant una pell de l’edifici hermèticament tancada, proporcionant obertures controlades, amb mecanismes per tancar-se en casos de molt vent, situades en zones de més ocupació.

3. VENTILACIÓ VERSUS ESTANQUITAT3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.4 Ventilació

33

NOM DE LA CLASSE3. VENTILACIÓ SEGONS CODI TÈCNIC3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.4 Ventilació

NOM DE LA CLASSE

Un extractor de baix consum energètic produeix una constant pressió baixa a l’edifici. El correcte dimensionat del cabal d’aire de l’extractor garanteix la qualitat de l’aire amb el mínim consum energètic. Zona de pas Zona d’entrada Zona d’extracció

SalaDormitoriEstudi

PassadisMenjador

CuinaBanyHobby

Aire

d’e

ntra

da

Aire de sortidaSistemes de ventilació mecànica

VENTILACIÓ – EXTRACCIÓ MECÀNICA3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.4 Ventilació

34

NOM DE LA CLASSEVentilació: renovació d’aire controlada, a partir d’aire provinent de l’exterior o bé aire tractat (amb T i humitat determinades).

2 a 4Fàbriques 1,5 a 2,5Bars-Restaurants0,5 a 1,5Vivendes

Renovacions/horaTipus de local

)(··· int,, aextavent TTVCt

Q −=∆

∆ρρ

ρ=densitat aire, V=cabal renovació aire (m3/h)

3. VENTILACIÓ VERSUS ESTANQUITAT

NOM DE LA CLASSE

• Finestres de cambra ventilada regulable.

• Persiana veneciana bicolor incorporada en la cambra ventilada.

• Dos ventiladors de dues velocitats per habitatge.

• Sistema de gestió automatitzada per cada habitatge.

• Conductes, reixes y accessoris.

FINESTRA: SOLAR ACOUSTIC VENTILATION3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.4 Ventilació

35

NOM DE LA CLASSE

• Il·luminació natural• Captació solar• Protecció solar• Renovació de l’aire interior• Aïllament dinàmic

• 0,3 renovacions per hora a l’hivern• 0,6 renovacions per hora a l’estiu• Algoritme de control • Augment de l’aportació de calor per radiació solar en un 50% !

FINESTRA: SOLAR ACOUSTIC VENTILATION3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.4 Ventilació

NOM DE LA CLASSE

Sistema de ventilació mecànica controlada amb recuperació de la calor de l’aire que s’extreu per al pre-escalfament de l’aire d’entrada mitjançant un bescanviador de calor.

Actualment existeixen bescanviadors al mercat que arriben a un rendiment de 90 %.

Zona de pas Zona d’entradaZona d’extacció

Sala DormitoriEstudi

PassadisMenjador

CuinaBanyHobby

Aire d’entradaAire de sortida

VENTILACIÓ – RECUPERACIÓ DE CALOR3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.4 Ventilació

36

NOM DE LA CLASSEVENTILACIÓ NOCTURNA3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.4 Ventilació

Ventilació nocturna: alt rati nocturn de canvi d’aire en climatologies d’important oscil·lació tèrmica dia / nit.

NOM DE LA CLASSEVENTILACIÓ – ACONDICIONAMENT PASSIU3.. Paràmetres de gestió de l’energia – 3.4 Ventilació

Tubs soterrats

37

NOM DE LA CLASSE

2. Superficie del tancament – aire

3. Aire interior

∑∑==

−−+−=∂∂−

l

kkc

n

jjijaii

i

TCTThxT

11

4int, ··)(· φφσλ

ρλα·eC

=;· 2

2

xT

tT

∂∂=

∂∂ α

∑∑==

−−+−=l

kkaextaaii

n

ii

a TTVCTThsdt

dTCM

1int,,int,

1

int, ')(···)(···· φρ ρρ

1. A través del tancament

BALANÇ ENERGÈTIC

NOM DE LA CLASSEEines de simulació

38

NOM DE LA CLASSE

Legislació:

Código Técnico de la Edificación www.codigotecnico.org

Decret d’Ecoeficiència en l’Edificaciówww.gencat.cat/diari/4574/06033084.htm

Certificacíó Energètica d’Edificiswww.boe.es/boe/dias/2007/01/31/pdfs/A04499-04507.pdf

Ordenança Tipus sobre l’Estalvi d’Aiguawww.diba.cat/xarxasost/cat/OrdenançaAigua.pdf

ENLLAÇOS D’INTERÈS

NOM DE LA CLASSEENLLAÇOS D’INTERÈS

General:www.csostenible.netwww.cener.com

Cobertes: www.vicom-cubiertasecologicas.comwww.intemper.comwww.airsa.cat

Aïllament:www.biohaus.eswww.termofitex.comwww.hermanosberna.comwww.circulo-verde.com

Materials reciclats:http://xcr.arc.catwww.zicla.com

Llistat no exhaustiu !

Documents

2. Intercanvi d'energia i matèriahumitat relativa, moviment de l’aire, activitat, roba, etc. confortable CONDICIONS DE CONFORT TÈRMIC 2. Conceptes bàsics .- 2.1 Condicions del