Este documento trata sobre la climatización de edificios. Explica los diferentes sistemas de climatización como la calefacción por agua, radiadores, suelos radiantes y bombas de calor. También analiza las fuentes de energía para la climatización, distinguiendo entre energías no renovables como el carbón y renovables como la solar térmica, fotovoltaica, geotérmica, eólica y biomasa. Por último, describe proyectos piloto de calefacción centralizada mediante biomasa en España.

1. INSTALACIONES I. CURSO 2007-08
UNIDAD 7: CLIMATIZACIÓN DE EDIFICIOS ARQ. TÉCNICA
CLIMATIZACIÓN DE EDIFICIOS:
1. ESTIMACIÓN DE CARGAS TÉRMICAS
2. FUENTES DE ENERGÍA PARA CLIMATIZACIÓN
3. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN POR AGUA
o POR CONVECCIÓN NATURAL. RADIADORES. CONVECTORES
o POR CONVECCIÓN FORZADA. FANCOILS.
o POR RADIACIÓN. SUELOS/ TECHOS RADIANTES.
4. CALEFACCION POR AGUA CALIENTE
o MATERIALES Y COMPONENTES DE LAS REDES
o ESPECIFICACIONES CONSTRUCTIVAS
5. DIMENSIONADO DE UNA RED BITUBULAR DE RADIADORES
6. DIMENSIONADO DE UN SUELO RADIANTE
7. OTROS SISTEMAS DE CALEFACCIÓN
o CALEFACCION POR AIRE CALIENTE
o CALEFACCION POR VAPOR DE AGUA
o CALEFACCION ELECTRICA
8. LA BOMBA DE CALOR. LA MÁQUINA DE ABSORCIÓN.
9. CLIMATIZACION POR AIRE ACONDICIONADO.
FUENTES DE ENERGÍA
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ENERGÍAS PRIMARIAS:
FUENTES DE ENERGÍA
ENERGÍAS NO ENERGÍAS RENOVABLES
–ALTERNATIVAS-
RENOVABLES
-CONVENCIONALES-
POTENCIAL
COMBUSTIBLES ENERGÍA SOLAR TÉRMICA
ELÉCTRICO
CENTRAL TÉRMICA ENERGÍA SOLAR
SÓLIDOS -DE GASOLEO, DE FOTOVOLTAICA
-LEÑA FUELOLEO O DE
-CARBÓN CARBÓN
ENERGÍA EÓLICA
LÍQUIDOS CENTRAL NUCLEAR
-FUELÓLEO
ENERGÍA GEOTÉRMICA
-GASÓLEO
GASES CENTRAL
-BUTANO BIOMASA
HIDRÁULICA
-PROPANO -ENERGÍA
-GAS NATURAL RENOVABLE-
BIOGÁS
En épocas anteriores se obtenía el calor necesario para calefactar los
espacios habitables, a partir de la combustión de leña y carbón, pasando a ser
sustituidos con el transcurso de los años por los combustibles líquidos, la mayoría
derivados de petróleo, con un mayor poder calorífico y menos problemas de
almacenamiento y contaminación.
Con la aparición de los combustibles gaseosos, se logra un mayor poder
calorífico y un menor grado de contaminación ambiental. Entre ellos, destaca el gas
natural, que al estar canalizado bajo la vía pública, no requiere almacenamiento en los
puntos de consumo, lo que redunda en una mayor seguridad.
En aquellas instalaciones en las que no hay canalización de gas natural
cercana, se emplean otros combustibles gaseosos, como los gases licuados del
petróleo (GLP), ya sea el butano –para pequeños consumos- o el propano –para
consumos mayores-. Ambos requieren almacenamiento, que deberá cumplir las
regulaciones de la normativa vigente.
Aunque enfocado a sustituir a los combustibles de los automóviles, los
alcoholes obtenidos a partir de cultivos energéticos son la alternativa a los
combustibles de origen fósil en un futuro próximo, por ejemplo el etanol y el biodiesel.
Del potencial eléctrico, una proporción es de origen renovable (el que
procede de centrales hidroeléctricas), y el resto procede de centrales térmicas
(causantes de gran parte de las emisiones de gases de efecto invernadero,
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responsables del cambio climático) o de centrales nucleares. Las centrales térmicas
obtienen la electricidad a partir de combustibles fósiles, como el carbón o los derivados
del petróleo.
Como alternativa a todas estas fuentes de energía, más convencionales, están las
energías renovables, que proceden de recursos naturales como el sol, el viento, la
tierra, los residuos forestales y agrícolas, etc., considerados inagotables en relación
con los combustibles fósiles, tratándose además de energías limpias, o no
contaminantes.
En España el Gobierno aceptó en 1999 el Plan de Fomento de las Energías
Renovables, con unos objetivos concretos para el año 2010 en cuanto al uso de
energías renovables.
Las barreras para la generalización de la instalación y el uso de este tipo de energías
mas que tecnológicas o económicas, son de tipo psicológico, por desconfianza general
hacia sistemas distintos a los que se llevan utilizando años. Por ello es importante la
labor de concienciación social y un buen asesoramiento técnico que disipe dudas y
desconfianzas hacia este tipo de sistemas.
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La energía solar térmica se obtiene mediante el calentamiento de agua expuesta a la
radiación solar, en los colectores solares, ya sean planos (a baja temperatura) o tubos
de vacío (a temperaturas más altas). De entre los usos principales en edificios,
destacan:
.-Agua caliente sanitaria
.-apoyo a calefacción (sistemas por agua a baja temperatura)
.-climatización de piscinas
.-refrigeración por absorción.
El esquema tipo consiste en un circuito primario, o solar, que consta de los paneles, y
de un acumulador solar, y el circuito secundario sería el agua de consumo, que tendrá
su propio acumulador y un sistema auxiliar alimentado por una energía convencional.
Los sistemas de regulación y control siempre darán prioridad al aprovechamiento de la
energía solar, de modo que el sistema auxiliar solo entra en funcionamiento cuando la
energía obtenida del sol no cubre la demanda.
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La energía fotovoltaica es electricidad que se obtiene mediante la excitación de
electrones por la radiación solar sobre células de silicio. Generalmente no es para
autoconsumo (salvo usos aislados y alejados de núcleos urbanos), si no que la
energía producida se inyecta a la red eléctrica, de forma que se descentraliza la
producción de este tipo de energía.
En la actualidad el mercado ofrece 3 tipos de paneles fotovoltaicos:
.-De silicio amorfo, de menor rendimiento, con un coste inferior, y posibilidad de
adaptarse a superficies curvas y flexibles.
.-De silicio policristalino,
.-De silicio monocristalino: el de rendimiento mayor, y mayor precio.
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La energía geotérmica se obtiene mediante el calentamiento (o enfriamiento) de agua
a través de una bomba de calor agua-tierra, aprovechando que la temperatura del
terreno es más moderada que la del aire a lo largo del año (más fresca en verano y
más caliente en invierno).
La bomba de calor agua-tierra consiste en un intercambiador de calor enterrado que:
.-en régimen de calefacción le roba calor al terreno cediéndolo en los espacios
calefactados
.-en régimen de refrigeración le cede el calor extraído del local refrigerado. El terreno
actuando como sumidero de calor mejora el COP en relación con enfriadoras basadas
en el aire como foco.
El intercambiador de calor enterrado consiste en un serpentín de tubos de polietileno
de alta densidad, por el que circula agua o una solución acuosa (agua con
anticongelante). Este serpentín puede discurrir enterrado en zanjas a unos 75 cm de
profundidad (configuración horizontal) o en pozos perforados en el terreno a una
profundidad mayor (50-150 metros) (configuración vertical). El material de relleno
puede ser arena ó arena y bentonita, que mejora la conductividad del terreno.
Aunque los costes de instalación de una bomba de calor geotérmica son superiores a
otros sistemas de climatización basados en la condensación por aire, el menor
consumo de energía y las subvenciones a las energías renovables por parte de los
organismos públicos, hacen que los tiempos de amortización sean pequeños.
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La biomasa es un combustible sólido procedente de residuos forestales o agrícolas
triturados. En España hay dos experiencias piloto para implantar un sistema de
calefacción y ACS centralizado con la energía de la biomasa, para un área urbana
determinada. Uno está en Barcelona y otro en Cuellar (Segovia), donde hay gran
disponibilidad de residuos forestales que una vez triturados sirven como combustible
para las calderas.
La red de calefacción centralizada de Cuellar suministra agua caliente para usos
térmicos (ACS y calefacción) a 16 viviendas unifamiliares, 5 cooperativas de viviendas,
un centro cultural, un colegio y un polideportivo, mediante una red de ida y otra
paralela de retorno, de unos 2 km de longitud.
La energía eólica también es energía eléctrica producida por el movimiento de unas
hélices por acción del viento.
El biogás se obtiene de la fermentación de residuos orgánicos, y se utiliza para
obtener electricidad.
La Electricidad y el Hidrógeno son vectores energéticos.
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