“Eficiencia energética de edificación en las ciudades del Siglo XXI” … · 2018-10-15 ·...

“Eficiencia energética de edificación en las ciudades del

Siglo XXI”

I Jornada «Smart Cities»: Oportunidades Innov. Ambiental. Murcia, 5-VI-2014

“La eficiencia energética de la edificación en las ciudades del Siglo XXI”

Mª del Rosario Heras CelemínDra. en Físicas e Investigadora Titular

Jefa de la Unidad de I+D sobre Eficiencia Energética en Edificación. CIEMAT

I Jornada:«SMART CITIES»: OPORTUNIDADES PARA LA

INNOVACION AMBIENTAL

Organiza: Excmo. Ayuntamiento de MurciaConcejalía de Medio Ambiente

Murcia, 5 de Junio de 2014


Siglo XXI”


� Es el Centro español de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas.

� Lleva a cabo I + D + i en prácticamente todas las fuentes energéticas: combustión de carbón, energía nuclear de fisión, energía solar, energía eólica, biomasa y biocombustibles, arquitectura bioclimática, producción y utilización de hidrógeno (pilas de combustible), fusión termonuclear, etc.

� El CIEMAT también realiza I + D + i en Medioambiente, tanto radiológico como convencional, Tecnología e Investigación básica

Recursos humanos: 1.340 personas

Presupuesto (2012): 91,7 M€

Organismo Público de Investigación Ingreso por actividades de I+D (2012): 34,4 M€

CIEMATCIEMAT


Siglo XXI”


Centros territoriales

Madrid

Soria

Almería

Trujillo(Cáceres)

Centro de Desarrollo de Energías Renovables (CEDER)

CIEMAT(Moncloa – Madrid)

Plataforma Solar de Almería (PSA)

Centro Extremeño de Tecnologías Avanzadas“Juan Antonio Rubio” (CETA – CIEMAT)

Centro Internacional de Estudios deDerecho Ambiental (CIEDA)

Centro de InvestigaciónSocio-técnica (CISOT)

Barcelona


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Perfil del CIEMAT

Investigación Tecnológica

I

T

% d

e a

ctiv

ida

d0

10

20

30

40

IB IT DT E S

I

BInvestigación Básica

DTDesarrollo Tecnológico

EEnsayos y Deostración

ServiciosS


Siglo XXI”



Siglo XXI”


� Disminución de la demanda. Sistemas pasivos.

� Orientación, accesibilidad solar, ventilación, iluminación natural, etc.

� Diseño y elección de materiales adecuados. Envolvente, cerramientos, huecos, vidrio.

� Análisis energético en fase de diseño. Modelizado y simulación

� Integración de energías renovables en el edificio y con los sistemas convencionales

� Solar térmica para climatización y ACS

� Sistemas de refrigeración solar

� Solar fotovoltaica

� Eficiencia energética en entornos urbanos. Smart Cities

� Sistemas y redes de poligeneración

� District Heating & Cooling

� Minicogeneración distribuida

� Sistemas de generación basados en energías renovables

� Iluminación de bajo consumo

� Evaluación experimental en condiciones de Uso. Monitorización

� Evaluación experimental de edificios

� Evaluación experimental de componentes de edificación

� Evaluación experimental de sistemas de generación y redes de distribución

Unidad de investigación en Eficiencia Energética en Edificación (UiE3).Áreas de actuación


Siglo XXI”


� OBJETIVO: Mejorar el diseño convencional optimizando las estrategias bioclimáticas y los sistemas

de energía solar

� Simulación del edificio

� Modelizado de técnicas pasivas

� Simulación de sistemas activos

� Análisis del edificio completo

� Integrando todas las estrategias

Eficiencia energética del diseño en fase de proyecto y rehabilitación Modelizado y simulación dinámica

� Dependiendo del nivel de complejidad y de la manera de resolver el sistema de ecuaciones,

se utilizan los programas de simulación de tres tipos:

�Métodos Estáticos.

�Métodos de Correlación.

�Métodos Dinámicos.


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� Evaluación del edificio en condiciones reales de uso

� Modelos teóricos usados como punto de partida

� Campaña de medidas� Instalación de sensores� Almacenamiento datos

� Análisis de los resultados obtenidos

� Variables de análisis:� Consumo/Ahorro energético� Confort térmico interior� Calidad de aire interior� Idoneidad de los cerramientos� Determinación de parámetros constructivos� Puesta en obra

Evaluación experimental en condiciones reales de uso. Monitorización


Siglo XXI”


Gestión energética del edificio

Gestión integral (BMS):

� De los sistemas pasivos

� De los sistemas activos

� Del confort interior

Gestión y control de la energía


Siglo XXI”


CIUDAD EFICIENTE EN CONSUMO ENERGÍA

= CIUDAD SOSTENIBLE =

CIUDAD DEL FUTUROHacia un nuevo modelo …

- Integración de la eficiencia energética y

renovables en el proceso de planificación

urbana, clave para ciudad sostenible

- Consumo energético y movilidad

sostenible: parte de planificación

urbanística

-“Smart Cities”…


Siglo XXI”


SMART CITIES

(LA CIUDAD DEL FUTURO)

Innovación en

ciudades vertebrada en

torno a tres ejes:

Energía, TIC’s y

Transporte

SOLUCIONES

URBANAS

Sostenibilidad

Urbana

Edificación

Y

Urbanismo

Gestión y

Distribución

Energética

Gobernanza

e Impacto

Económico

Movilidad

Urbana

Sostenible

Inteligencia

Urbana

Agua,

Residuos,

Calidad Aire,

Ruido…

Ordenac. Urbana,

Patrimonio Cultural,

Rehabilitación, Efic.

Energetica, …

District heating,

Smart grids,

Renovables…

Transporte e

Infraestructuras

Participación

Ciudadana,

Competitividad, …

Smartización


Siglo XXI”


Sistemas de gestión integral bidireccionalIntegración del edificio y del ciudadano en la gobernanza

Edificios

Generación

distribuida

Control

Transporte

Alumbrado

Otros

servicios

Gobernanza


Siglo XXI”


El boom de las Ciudades inteligentesRazones:

- Cada día mayor porcentaje de la población vive en grandes urbes - La situación de crisis global: momento histórico, en el que para responder a todos esos retos las ciudades disponen de menos recursos.

Ejemplo: En el alumbrado publico los Ayuntamientos invierten entre un 10% a 40% de su presupuesto (mayor

inversión los pequeños que los grandes).España: consume 113 Kwh/hab (Francia 90 a 77 Kwh/hab. Alemania 48 a 43 Kwh/hab.)


Siglo XXI”


El boom de las Ciudades inteligentesRazones:

-Cada momento que pasa las grandes localidades se encuentran con más y mayores desafíos.

Las ciudades inteligentes, las Smartcities, son la gran solución al problema.

Se debe realizar la reconversión de sus núcleos urbanos en espacios ‘Smart’: cada vez más habitual y los ejemplos llegan de todas partes del planeta.

Las ciudades inteligentes son una de las grandes tendencias en el uso de las Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC’s).


Siglo XXI”


Ciudades inteligentesCada ciudad busca:

- acabar con los problemas de tráfico, potenciando los coches eléctricos y los carriles bicis - reducir el consumo de recursos, sobre todo en alumbrado publico - ser más eficientes medioambientalmente, reduciendo emisiones de CO2

La idea de mejorar las ciudades no es nueva. “Hay un montón de iniciativas previas”, “incluso antes de que el concepto estuviese definido”, “no sólo es tecnología”.

El boom confirma el creciente interés. De hecho, el número de ciudades inteligentes en posiciones en cabeza del ranking de Smart Cities de España ha aumentado.

”El momento actual de crisis económica lo ha acelerado”.


Siglo XXI”


Ciudades inteligentes (Cont.)

El gran reto es mucho más que construir ciudades inteligentes cero-energía (deben ser en 2019 según Directiva Europea), algo que una buena planificación puede conseguir sin problemas. “El problema es hacer inteligente a ciudades que parten de la Edad Media (cascos antiguos)”, para lo que se está haciendo un “gran esfuerzo” en adaptarlas a estos nuevos retos.

Una oportunidad de negocio

-Las ciudades inteligentes son también una oportunidad de riqueza.

- Los municipios españoles han comenzado a entender el potencial de las Smartcities y se han aliado para ser más eficientes en este terreno.


Siglo XXI”


Ciudades inteligentes (Cont. 2)

La Red Española de Ciudades Inteligentes (RECI):

- Empezó a gestarse en junio de 2011 con la firma del ‘Manifiesto por las Ciudades Inteligentes. Innovación para el progreso’, cuyo compromiso era crear una red abierta para propiciar el progreso económico, social y empresarial de las ciudades a través de la innovación y el conocimiento, apoyándose en las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC).

-Tras la sesión fundacional, celebrada en Logroño, la Red se constituye formalmente en junio de 2012 en Valladolid. RECI está presidida por el alcalde de Santander, Íñigo de la Serna.

-www.redciudadesinteligentes.es


Siglo XXI”



La Red Española de Ciudades Inteligentes (RECI):

Objetivo de RECI: intercambiar experiencias y trabajar conjuntamente para desarrollar un modelo de gestión sostenible y mejorar la calidad de vida de los ciudadanos, incidiendo en aspectos como el ahorro energético, la movilidad sostenible, la Administración electrónica, la atención a las personas o la seguridad.- Actualmente, RECI está formada por más de 50 ciudades

- Estas ciudades intercambian conocimientos y trabajan de forma conjunta para conseguir ser cada día más inteligentes.

- Varios son los campos principales en los que trabajarán de forma prioritaria en Grupos de Trabajo: innovación social, energía, medio ambiente, infraestructuras, habitabilidad, movilidad, economía y negocios.


Siglo XXI”



RECI - Grupos de Trabajo:

Grupo 2. Energía

Temáticas:

1.Información, formación y difusión a los ciudadanos en el ámbito de la eficiencia energética.

2. Instalaciones municipales: edificios Smart space, eficiencia en el alumbrado público, instalacionesde energías renovables.

Ciudad que lidera el Grupo 2: MURCIA


Siglo XXI”


Unión Europea:

Objetivos energéticos 2020

(Objetivos Directiva Europea)

- 20 % energía primaria renovable

- 20% reducción de emisiones de CO2

- 20% reducción del consumo


Siglo XXI”


“… en la física actual no sabemos lo que la energía es”(R. Feynman)

Pero sí sabemos manipularla en sus

diferentes formas de presentación


Siglo XXI”


EFICIENCIA ENERGÉTICA:

* Adecuada administración del uso de la energía y, en consecuencia, de su ahorro en los sectores: industria, transporte y edificación

* En edificación: Obtener el mismo confort con menor gasto de energía

o

+ bienestar con – consumo = eficiencia energética.

(Usar la energía que realmente se necesita y no desperdiciarla)


Siglo XXI”


La energía en España* Está dando lugar a múltiples debates con opiniones contradictorias e intentos de imponer unas fuentes energéticas en detrimento de otras.

* En el Mix energético se debe contar con “todas”las energías: renovables y no renovables para aumentar el ‘autoabastecimiento’ energético español.

¿Cómo se mejora la situación energética?

* Con un buen plan de ahorro energético, para reducir la gran dependencia que se tiene de los combustibles fósiles, más del 80%.


Siglo XXI”


La energía en España: Disminución

Prioritario reducir la dependencia energética exterior mediante:

1.- Potenciar el uso de fuentes renovables y,

2.- Más importante, aprender a usar eficientemente la energía,

Todos con igual responsabilidad, y conlleva una concienciación energética de la sociedad, cada vez más necesaria y urgente.


Siglo XXI”


Las acciones a desarrollar dentro del campo de Smart Cities son muy numerosas y plantean un trabajo multidisciplinar. La integración de tecnologías innovadoras e inteligentes en las ciudades europeas requiere un trabajo y una aproximación conjunta en diferentes sectores:

� Energía� Eficiencia energética / Reducción de la demanda� Tecnologías renovables� Redes inteligentes� Cogeneración/Microgeneración� Redes de distrito de calor y frío

� Tecnologías de la información y la comunicación (TIC’s), � Transporte � Gestión del agua y de los residuos, � Etc.

Actuaciones en Smart Cities


Siglo XXI”


CIUDAD EFICIENTE EN CONSUMO ENERGÍA = CIUDAD SOSTENIBLE

-“Smart Cities”: Aspectos de I+D-Trabajo multidisciplinar integración de tecnologías innovadoras e inteligentes en: energía (eficiencia energética, tecnologías renovables y redes inteligentes), tecnologías de la información y la comunicación, transporte, gestión del agua y de los residuos, materiales de producción y elementos de seguridad, entre otros.

- Objetivo: reducir un 40% de emisiones de gases efecto invernadero antes de 2020 (tomando como base las emisiones de 1990), con la Finalidad comercializar tecnología a gran escala para mejorar la eficiencia energética

- I+D en cuatro áreas principales: * Energy In Cities.* Urban Energy Networks.* Energy Efficient Interactive Buildings.* Urban City Related Supply Technologies.


Siglo XXI”


� Objetivo: Proporcionar el soporte científico necesario para fomentar el proceso de transición de los distritos y ciudades hacia un sistema sostenible de consumo cero de energía y emisión reducida de CO2. Para ello se hace un planteamiento conjunto de urbanismo y generación de energía.

� Tareas y objetivos secundarios: � Desarrollar una base soporte para desarrollar las diferentes

soluciones y hojas de ruta para cada ciudad individual.� Ofrecer nuevas herramientas de simulación (dinámicas y

estáticas), como herramientas de decisión un mejor y más desarrollado diseño y planteamientos energéticos, económicos a escala urbana

� Fijar la implementación de conceptos de living labs en casos prácticos.

� Estudiar las interacciones con otros aspectos urbanos de sostenibilidad: gestión de aguas, de residuos, adaptación al cambio climático.

Subprograma ENERGY IN CITIES


Siglo XXI”


� Objetivo: Plantea la ciudad como un organismo con sus interrelaciones y redes, con el objetivo de desarrollar los enfoques, las metodologías y las tecnologías para optimizar el uso de las redes energéticas. Pasa a una red optimizada de adquisición de datos que alimente una gestión integrada para optimizar el binomio producción-consumo / oferta-demanda de energía y desarrollo de plataformas TIC multifunciones para gestionar la electricidad y el calor.

� Tareas y objetivos secundarios:� Modelización de distritos inteligentes: Interrelacionar

sostenibilidad y conectividad entre redes, productos inteligentes y servicios en tiempo real. Sistemas de control distribuido bajo un sistema de control supervisor.

� Desarrollo conjunto de la monitorización y la gestión� Introducir al usuario en la toma de decisiones.

Desarrollar medidas inteligentes de consumo con retroalimentación al usuario.

Subprograma URBAN ENERGY NETWORKS


Siglo XXI”


�Objetivo: Optimizar los edificios teniendo en cuenta todas las variables, con el desarrollo y la validación de los materiales y las tecnologías más adecuadas e innovadoras. Desarrollar la interfaz energética entre el edificio y la infraestructura urbana, así como la tecnología adecuada para integrar al usuario en la toma de decisiones y desarrollar su potencial participativo en el ahorro de consumo.

�Tareas y objetivos secundarios:� Diseño adaptado, correctamente modelado y simulado. Desarrollo de matrices según tipologías integrada en una propuesta de análisis general y sistemático aplicable a cada caso específico.

� Mejorar los diseños de la envolvente + sistemas integrados, con I+D de materiales y optimización de la integración de los componentes y EERR.

� ….

Subprograma ENERGY EFFICIENT INTERACTIVE BUILDINGS.


Siglo XXI”


�Tareas y objetivos secundarios:� Optimizar el consumo de energía y su almacenamiento(térmico, eléctrico…). I+D en sistemas de gestión, control predictivo, modelado de comportamientos y estudio de interacción.

� Educación para reducir consumo. Potenciar la participación del usuario en el ahorro, desarrollando la interfaz con el usuario.

� Estudios de optimización del confort y la calidad del aire.

� Mejorar normativa e instrumentos. Desarrollar modelos de negocio + búsqueda de financiación. Propuesta de plataforma.

Subprograma ENERGY EFFICIENT INTERACTIVE BUILDINGS (Cont.)


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� Objetivo: Adaptar EERR a una nueva escala, con uso de las herramientas de simulación, control y diseño. Uso de nuevos ensayos, estándares, infraestructuras de inspección, normativas y guías de generación para evaluar y mejorar los sistemas con una base teórica y práctica común.

� Tareas y objetivos secundarios:� Definir y desarrollar un nuevo marco de simulación común

y protocolos que permitan el diseño y la evaluación de las tecnologías relacionadas con la energía urbana.

� Énfasis en Energía Solar; Bombas de calor; Almacenamiento.

� Revisar y valorar la nueva tecnología y nuevos materiales – aquella tecnología aún en desarrollo. Identificar las necesidades para enfocar los nuevos desarrollos.

� Infraestructura a gran escala de ensayo, procedimientos y estándares. Mapeo y estado del arte.

Subprograma URBAN CITY RELATED SUPPLY TECHNOLOGIES


Siglo XXI”


Iniciativas europeas: Concerto, Civitas, Pacto de Alcaldes, Asociación Europea de Innovación (EIP)

CONCERTO:

� Iniciativa europea:enfocada en demostrar que la optimización conjunta de los edificios es más eficiente y barata que la optimización de los edificios de manera individual.

� La iniciativa CONCERTO es un paso intermedio entre el edificio individual y la ciudad como un ente global (iniciativa EIP “Smart Cities & Communities initiative”)


Siglo XXI”


CIVITAS (fase 1 -2002/fase4 PlusII hasta 2016)

� Iniciativa CIVITAS trata de dar soporte y evaluar la implementación de ambiciosas estrategias integradas en relación con transporte urbano sostenible.

� Iniciativa CIVITAS tiene una larga trayectoria en Programa Marco, a través de CIVITAS I en V PM, CIVITAS II en VI PM y CIVITAS PLUS en VII PM. En el VII PM se han financiado 25 ciudades en 5 grandes proyectos demostrativos.

� En CIVITAS PLUS han participado San Sebastián (CIVITAS ARCHIMEDES) y Vitoria (CIVITAS MODERN). � En CIVITAS II ha participado Burgos (CIVITAS CARABEL)

� CIVITAS I participó Barcelona con el proyecto CIVITAS MIRACLE.


Siglo XXI”


PACTO DE ALCALDES (desde 2008)

- Primera iniciativa de la Comisión Europea dirigida a las autoridades locales y a los ciudadanos para luchar contra el cambio climático

� Principal objetivo de la iniciativa: conseguir el compromiso voluntario de entidades locales que suponga una reducción del 20% de las emisiones de gases de efecto invernadero en 2020.

� Las acciones se centran en eficiencia energética y en el desarrollo e implantación de energías renovables.


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Iniciativa Europea en Smart Cities and Communities:

� Objetivo: Apoyar a ciudades pioneras europeas que reflejen diferentes condiciones socio-económicas y regionales.

� La iniciativa centra sus acciones en acciones innovadoras en eficiencia energética, uso de tecnologías de bajo carbón, redes inteligentes y acciones de movilidad sostenible, principalmente, aunque también podrá desarrollar acciones en otros ámbitos.


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SET-Plan. Iniciativas industriales (EII) y Alianza Europea de Investigación (EERA)�El Plan Europeo Estratégico en Tecnologías Energéticas (“SET Plan”) � pilar tecnológico de las políticas europeas, con el objetivo de acelerar el desarrollo y comercialización de tecnologías de baja emisión de carbono, a precios asequibles. �El SET Plan se estructura: comité de dirección y nivel operativo


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EIP: European innovation partnership (desde 2012)- De todas las iniciativas, es la que tiene un carácter más integrador y un concepto holístico de Smart City: energía, transporte y TIC.

- Entender las TIC como vehículo para lograr la eficiencia energética, no como objetivo final.

- Foco en la participación empresarial en consorcio y con la participación e implicación de las propias ciudades, con proyectos demostrativos enfocados a soluciones de mercado integradas en modelos de negocio.


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EIP: European innovation partnership (desde 2012)

� Diferencias con CONCERTO:

Proyectos de un mayor

tamaño, deben incluir un

componente de frío y calor y

de red eléctrica, con planes

de movilidad y urbanismo

convincentes.


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� Alianza fundada por Institutos Europeos de Investigación con el objetivo clave de acelerar el desarrollo de nuevas tecnologías, concibiendo y poniendo en práctica Programas de Investigación Conjuntos en apoyo del Strategic Energy Technology (SET) plan� Reuniendo e integrando actividades y recursos� Combinando fuentes de financiación nacionales y comunitarias� Maximizando complementariedades y sinergias

http://www.eera-set.eu/

Alianza Europea deInvestigación en Energía


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� Objetivos claves de la Alianza son entre otros:� Reforzar la capacidad de Europa de iniciar y ejecutar grandes programas precompetitivos de investigación y desarrollo de high-risk/high-gain.

� Desarrollar relaciones y cooperación sostenida con la industria para reforzar la interacción entre resultados de investigación e innovación, facilitar el acceso de industria a la investigación y asegurar transferencia rápida de resultados.

� Desarrollar formación, educación, movilidad de investigadores, proporcionando un ambiente de formación a nuevos investigadores y profesionales en sectores energéticos estratégicos y levantando la sensibilización de la opinión pública.


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Principales áreas de investigación:

� Planificación energética urbana integrada.� Diseño y operación de las redes energéticas urbanas (térmica y eléctrica).

� Edificios energéticamente eficientes como elementos interactivos del sistema energético urbano.

� Poligeneración renovable integrada en la red urbana.

� Transporte


Siglo XXI”


EERA - JP SMART CITIESPrograma conjunto enfocado a:� Aumento de eficiencia energética en las ciudades.� Iniciativas como “Smart Cities and Communities”, promulgada por UE en junio de 2011.

� Participación: 20 centros y Universidades en el Comité Ejecutivo.

� Universidades y OPI’s asociados a los miembros del CE.

� Responsable español-UiE3 del CIEMAT


Siglo XXI”


EERA - JP SMART CITIES: ESTRUCTURA

- Comité ejecutivo: compuesto por los miembros de pleno derecho (Full members)

- Grupos de trabajo: 4 subprogramas divididos a su vez en distintos paquetes de trabajo. Se está estudiando la posible ampliación con un quinto enfocado a movilidad urbana

- Nuevos grupos:

- Grupo de evaluadores- City advisory board (personas con experiencia en

actividades municipales)


Siglo XXI”


HORIZON 2020: Programa Marcoactual de la UE (2014-2020)

TOPIC’S:

- Smart Cities and Communities:

- Energy Efficiency

- Competitive Low-carbon Energy

Con múltiples posibilidades de propuestas de proyectos de I+D+i en estas áreas


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Las acciones a desarrollar dentro del campo de Smart Cities plantean un trabajo multidisciplinar.

El consumo de energía no debería ser el indicador de desarrollo económico o industrial

Es necesaria una aproximación conjunta en diferentes sectores: � Tecnologías de la información y la comunicación (TIC), � Transporte � Gestión del agua y de los residuos, � Generación y demanda de energía

� Reducción de la demanda� Tecnologías renovables� Redes inteligentes� Cogeneración/Microgeneración� Redes de distrito de calor y frío

Smart Cities y Energía: Acciones S. XXI


Siglo XXI”


- Infraestructuras digitales inteligentes y sostenibles:

� Uso de las TICs para gestionar los flujos de energía y control, con previsiones de los patrones de demanda basados en pronósticos,

� TICs como vehículo de participación interactiva del ciudadano en el barrio y de este en la ciudad

Actuaciones


Siglo XXI”


- Proyectos de distrito y Edificios Interactivos:� Integrar y gestionar las fuentes de energía locales y renovables.

� Apoyar la rehabilitación energética de edificios y barrios interactivos de energía positiva.

Actuaciones (Cont.)

Proyecto Envite

Edificio Fundación Lince. Valladolid

C. Invest. CIEMAT - Arq. ALIA


Siglo XXI”


- Generación descentralizada y demanda energética integrada:

� Sistemas de poligeneración a escala de barrio

� Fuentes de generación limpias y eficientes

� Integración de la planta con el entorno

Actuaciones (Cont. 2)


Siglo XXI”


EE y EERR

básicas

para un sistema energético sostenible

y eficiente

y

para un nuevo modelo de desarrollo


Siglo XXI”


INTEGRACIÓN: eficiencia-renovables-convencionales


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PROCESO CONVENCIONAL DE CONSTRUCCION DE EDIFICIOS


Siglo XXI”


PROCESO DE CONSTRUCCION PARA EDIFICIOS EFICIENTES ENERGETICAMENTE


Siglo XXI”


ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA o el edificio como maquina térmica

EFECTOS: - captar- almacenar- ceder

Fenómenos de transferencia de calor:- CONDUCCIÓN- CONVECCIÓN- RADIACIÓN

Fenómenos de transferencia de masa:- CALOR LATENTE (dif. de

temp.)- CONVECCIÓN (dif. de

humedad)

� la radiación solar que incide en los cerramientos (o evitar que entre)


Siglo XXI”


INTEGRACIÓN ARQUITECTÓNICA DE SISTEMAS SOLARES ACTIVOS

�Utilización de la energía solar en aplicaciones térmicas de calentamiento de fluidos y de producción de electricidad,sistemas solares térmicos activos y fotovoltaicos integrados en la edificación.

� Estos sistemas deben estar integrados en los edificios desde los primeros pasos del diseño ⇔⇔⇔⇔ el desarrollo y difusión de la energía solar activa en los países industrializados pasa por su integración en edificios.SISTEMAS TÉRMICOS SISTEMAS FOTOVOLTAICOS


Siglo XXI”


Sist

em

as d

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olig

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ció

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el

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bar

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iud

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Siglo XXI”


� Retos energéticos: - Disminución de la demanda del edificio nuevo o rehabilitado.

� Retos políticos: - Normativas (transposición de Directivas europeas)y control del cumplimiento de las mismas.

� Retos tecnológicos: - Integración de energías renovables- Uso de equipos convencionales de alto rendimiento. - Control y mantenimiento de las instalaciones

RETOS ENERGÉTICOS, POLÍTICOS Y TECNOLÓGICOS PARA EL SECTOR DE LA EDIFICACIÓN


Siglo XXI”


EFICIENCIA ENERGÉTICA:

Evaluación de Edificios

Objetivo:

Conseguir edificios mejores desde el punto de vista

energético manteniendo condiciones de confort

térmico en el interior.

Directo: Teórico Simulación

Inverso: Empírico Monitorización


Siglo XXI”


Entorno Componentes

Leyes de transferencia de calor:conducción, convección, radiación.

Análisis Teórico: SimulaciónMÉTODOS


Siglo XXI”


Evaluación de EdificiosAnálisis Empírico: Monitorización

Objetivo:

Analizar, a través de medidas experimentales, las técnicas bioclimáticas empleadas en el diseño y construcción de edificios para conocer:* el ahorro energético producido

* el confort térmico alcanzado

Determinar las características térmicas asociadas a características constructivas


Siglo XXI”


Nombre Tipo de edificio

1. Los Molinos→ Escuela. CEMA

2. Alpera → Viviendas- bloque

3. Pedrajas de S. Esteban→ Viviendas- bloque

4. S. Martín de Valdeiglesia.→ Vivienda arquitectura popular

5. Aguilar de Campoó→ Viviendas- bloque

6. Torquemada → Viviendas adosadas

7. Guillena → Escuela EGB

8. Almería → Escuela EGB

9. Pozoblanco → Viviendas adosadas

10. S. Pedro de Alcántara → Viviendas- bloque

11. Mendillorri → Viviendas- bloque

12. Cantimpalos → Viviendas adosadas

13. Almería → Edificio Universidad

14. Zaragoza → Viviendas- bloques

15. Madrid→ Viviendas- bloques

16. Valladolid � Edificio ENVITE

17. 5 Edificios ARFRISOL→ Oficinas

EDIFICIOS EVALUADOS POR EL CIEMAT(desde 1986)


Siglo XXI”


AHORRO DE ENERGÍA EN LOS EDIFICIOS EFICIENTES

Resultados energéticos de monitorizacionesllevadas a cabo por el CIEMAT desde 1986

* Considerando los niveles de confort térmico:Verano: 24 a 26 ºCInvierno: 20 a 22ºC

Ahorros de energía en las diferentes climatologías:* Para calefacción = de 60 % hasta el 100 % * En periodo de refrigeración = valores térmicos dentro de niveles de confort.

Algunos Edificios con energía “cero” o Autosuficientes energéticamente


Siglo XXI”


I+D: Algunos aspectos físicos que necesitan investigación

�Sistemas solares pasivos:�Calefacción y refrigeración natural (muros Trombe para climas cálidos, chimeneas solares, fachadas ventiladas, torres de refrigeración, materiales de cambio de fase, intercambio de calor con el terreno, “acondicionamiento de espacios abiertos”, planeamiento urbanístico, etc.).

� Sistemas solares activos: �Térmicos: ACS, calefacción y refrigeración “frío solar”.�Fotovoltaicos: Producir electricidad.

�Acoplamiento y Control de las instalaciones: �Solares, biomasa y convencionales

�Planeamiento urbanístico �Espacios abiertos �Rehabilitación energética de edificios


Siglo XXI”


EMVS: Life - Ecovalle� Acondicionamiento térmico

de un bulevar en el Nuevo Ensanche de Vallecas (Madrid).

� Diseño de tres cilindros con

sistemas evaporativos.

� Evaluación energética en

condiciones reales de uso de 1 “árbol de aire”.

� Periodo de monitorización:

mínimo 1 año.

� Diseño del experimento:� Instalación de sensores.� Campaña de medidas.� Análisis de resultados

Arquitectos: José Luis Vallejo, Belinda

Tato y Diego García Setien


Siglo XXI”


EMVS: Life - Ecovalle

2.-“Árbol de Aire” con pantalla de televisión, se inyecta agua y están diseñados como lugar

de ocio.

1.-“Árbol de Aire” con cubierta vegetal, se inyecta agua y se atempera la temperatura mediante plantas.

3.- “Árbol de Aire” con sistemas evaporativos y torres de viento, se inyecta agua y se “captura” el aire procedente de la dirección predominante.


Siglo XXI”


PLAN NACIONAL DE I+D – MICINN

PROYECTO SINGULAR ESTRATÉGICO

SOBRE

“ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA y FRIO SOLAR”

(PSE-ARFRISOL)

Mayo 2005- Octubre 2012Presupuesto: 48 M€

(50% MEC + 4CCAA)


Siglo XXI”


OBJETIVOS:

� Adecuación de la arquitectura bioclimáticay de la energía solar en el acondicionamiento térmico de edificios de oficinas, para calefacción y refrigeración (frío solar).

� Reducción del consumo de energíaconvencional entorno 80 y 90%.

� Cambio de mentalidad de la sociedad.

PSE - ARFRISOL


Siglo XXI”


Avalado por la Plataforma Tecnológica Española de

Construcción, PTEC, dentro de la Línea Estratégica

“Construcción Sostenible”

•5 grandes Empresas Constructoras españolas:•ACCIONA, DRAGADOS, SEIS, FCC y OHL

•5 Empresas Tecnológicas de energía solar• ATERSA, CLIMATEWELL, 9REN (antigua GAMESA), ISOFOTON y UNISOLAR

• Grupos de Investigación de:• Universidades (Almería y Oviedo) y • OPI - CIEMAT

•Propietarios de los edificios:•Universidad Almería•CIEMAT:

•Madrid, PSA, CEDER•Fundación Barredo (Asturias)

ARFRISOL:

14 participantes

PARTICIPANTES


Siglo XXI”


Centro de desarrollo de Energías Renovables

(CEDER) CIEMAT. Lubia SORIA

Sede - Fundación Barredo

Siero ASTURIAS

Edificio 70 - CIEMAT.

MADRID

Plataforma Solar de Almería - CIEMAT.

Tabernas ALMERIA

CIESOL - Universidad de Almeria - CIEMAT.

ALMERIA

SITUACIÓN DE LOS C-DdI: Se han construido o rehabilitado 5 edificios de oficinas con objeto de servir como modelos para la investigación (C-DdI)


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w.a

rfri

sol.

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caci

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Siglo XXI”


www.arfrisol.educacion.es


Siglo XXI”


PSE - Arfrisol: Libro - Resumen con

resultados


Siglo XXI”


CONSUMOS DE CLIMATIZACIÓN:El ahorro favorecido por el diseño � ~ 50% Aporte que proporcionan las energías renovables � ~ 30% - 50%

CO

NC

LU

SIO

NE

S


Siglo XXI”


Datos cuantitativos más significativos PSE-ARFRISOLC

ON

CL

US

ION

ES C-DdI’s

Sup.

Construid.

m2

Coste m2

€/m2

Dismin.

Demanda

Sistema

Pasivo

%

Ahorro

Sist.

Activo

%

Bio

masa

%

Ahorro

Total

%

Demanda

Energética Final

kW.h/m2.año

Sobre

coste

sistem

pasivo

%

Sobre

coste

siste

ma activo

%

Sobre

coste

C-DdI’s

%Calef Refr.

SP2-CIESOL

1.072 1.059 40 56 ---- 96 13,96 9,49 3,65 10,08 13,73

SP3-CIEMAT

2.047 2.635 51 43 ---- 94 8,33 35,23 1,16 7,16 8,32

SP4-PSA 1.115 2.248 62 34 ---- 96 13.40 23,04 1,95 13,72 15,67

SP5-Fund.

BARREDO1.346 2.858 59 19 22 100 17,34 14,60 5,21 6,55 11,76

SP6-CEDER

1.366 2.512 40 34 26 100 42,21 13,07 8,44 6,50 14,94


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ALGUNOS PROYECTOS DE I+D

EN MARCHA(ACTUALMENTE)


Siglo XXI”


Reducción de la demanda energética de áreas extensas

y suministro energético mediante sistemas de

poligeneración locales.

Objetivo

DEPOLIGEN – INNPACTO(2010-2014)

Objetivos concretos: Eficiencia energética en edificios de "emisión cero" mediante la mejora de la demanda energética, la poligeneración y la gestión integral de la energía

Participantes:Univ. Salam., Cartif, Iberdrola,

IdeasTX, Intramac, Tecopysa

y CIEMAT.


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� Nuevos sistemas de reducción de la demanda energética en edificios, � Nuevos sistemas de poli ‐ generación que integren sistemas de alta eficiencia y bajo impacto (geotermia, gas, hidrógeno) con energías renovables (solar fotovoltaica y térmica, minieólica y biomasa)� Nuevos sistemas de gestión integral de la demanda. � Una metodología de análisis e implantación técnico e industrial extrapolable a cualquier lugar

Investigación y desarrollo de tecnologías que permitan conseguir edificios, distritos, y barrios residenciales o del sector terciario de “emisión cero“ mediante:

DEPOLIGEN – INNPACTO(2010-2014)Actividades:


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Proyecto PRENDE-INNPACTO(2012-2015)

“Plataforma de Rehabilitación Energética de Distritos Urbanos Eficientes”Objetivos:

• Propiciar las condiciones adecuadas para conseguir barrios más eficientes desde el punto de vista de rehabilitación energética.

• Favorecer la utilización de los recursos naturales renovables para el acondicionamiento de los edificios que conforman el barrio, mediante el uso de técnicas naturales de acondicionamiento, considerando el emplazamiento, las tipologías edificatorias, los componentes y las técnicas constructivas existentes.


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Proyecto Prende-INNPACTO(2012-2015)“Plataforma de Rehabilitación Energética de Distritos Urbanos Eficientes”

www.proyectoprende.com

www.tucasaesmas.com

Pretende “prender” la mecha de la rehabilitación energética, trasladando a los ciudadanos la necesidad y beneficios de mejorar la eficiencia energética de su barrio y en concreto de su vivienda, mediante la rehabilitación.Objetivo final: obtener una caracterización energética de los edificios del barrio seleccionado y proponer las medidas de rehabilitación orientadas a su eficiencia energética. Se estudian las diferentes tipologías de edificios, el clima, su entorno urbano y socioeconómico.


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Proyecto INNPACTO Smart City Zamora –SmartZa (2012-2015)

-Análisis técnico-económico y de viabilidad de - La reducción de la demanda energética de los edificios (considerando las técnicas de rehabilitación energética), - El uso de sistemas de poligeneración distribuida de energía (integración de instalaciones de energías renovables y convencionales) aplicadas a las redes de distrito de calor y frío, y los sistemas de acumulación de energía integrados en estas redes- La gestión integral de las mismas (busines inteligent ), control y empleo de las TICS apropiadas para conseguir distritos, barrios residenciales o del sector terciario de “emisión cero”

-Desarrollo y aplicación de estas técnicas (de aquellas más adecuadas al caso de estudio) a un barrio demostrador en la ciudad participante (Zamora).


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Objetivos específicos:� Reducción de la demanda energética del entorno urbano, mediante

actuaciones de mejora energética sobre la envolvente de los edificios.

� Aplicación a la ciudad de Sistemas de generación y distribución eficientes de energía mediante poligeneración y redes de distrito de calor y frío.

� Espacios urbanos. Mejora y gestión inteligente del Alumbrado público, transportes, aparcamientos, viales y áreas cívicas.

� Control inteligente integral de la ciudad

� Aplicación a un barrio piloto representativo de la ciudad

� Difusión, replicabilidad e internacionalización de los resultados

www.samartza.es

Proyecto INNPACTO –SmartZa (2012-2015)


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Otras Actividades:

1.- ¿Qué Pueden Hacer Los Ciudadanos?Actuar con responsabilidad

2.- Ayudar a cambiar la mentalidad de nuestros conciudadanos para lograr una sociedad sostenible

Folleto disponible en:www.arfrisol.es/ documentación científica/ enlaces de interés


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Ciudad del Futuro Ciudades del futuro: Ecoeficientes e inteligentes

Visiones futuristas de nuestro mundo, unas más apocalípticasque otras. Son muchos los cineastas y escritores que han imaginado y plasmado en sus obras hipotéticas ciudades y sociedades del futuro

Diseñando la ciudad del futuroUniversidades, Ayuntamientos y empresas. Investigadores, políticos e ingenieros, arquitectos, informáticos…son los encargados de hacer realidad todas estas previsiones sobre el futuro de las ciudades.


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Ciudad del Futuro Ciudades del futuro: Ecoeficientes e inteligentes.

Las TIC’s en el centro de las ciudades del mañana. Grandes objetivos en los próximos años son: - Conseguir ciudades ecoeficientes en consumo de agua, electricidad y otros recursos. Los expertos sostienen que las casas solares y las poblaciones de emisiones cero serán la norma dentro de unos años.- Dotar de inteligencia a todo lo que nos rodea (edificios, coches, objetos...).

-Qué le parecería vivir en una ciudad con la que pueda interactuar? Que actúe más como un organismo vivo, una ciudad que responda a sus necesidades…Con la participación del ciudadano


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Conclusiones Generales•Preparar un porvenir (próximo) de dificultades energéticas y medioambientales en las ciudades

•Diversificar el menú energético, lo que implica disminuir el peso relativo de los combustibles fósiles

•Ahorrar energía (concienciación + legislación + disuasión + gobernanza)

•Aceptar la energía limpia es más cara (a corto plazo)

•Conseguir comprensión del público (ahorro, subsidios, precios, líneas de transporte, uso del territorio, etc.)


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Participación ciudadana

Smart city Smart citizens


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CONCLUSIÓNLas ciudades (incluyendo la edificación) del futuro tienen que necesitar menos energía, para lo cual hay que realizar:

•I , DT y Demostración = I+D+i+E•Desarrollar e incentivar el mercado. •Concienciar al usuario. Implicar al ciudadano


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GRACIAS POR LA ATENCIÓN

[email protected]

www.ciemat.es

www.arfrisol.es

“Eficiencia energética de edificación en las ciudades del Siglo XXI” … · 2018-10-15 ·...

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