Teórica 1 - Intro IAS

7/27/2019 Terica 1 - Intro IAS

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Introduccin a laArquitectura Solar

Dres. Profs. Arqs. John Martin Evans y Silvia de SchillerAdjunto a cargo: Arq. Javier Sartorio

Centro de Investigacin Hbitat y EnergaFacultad de Arquitectura, Diseo y UrbanismoUniversidad de Buenos Aires

Introduccin a la Arquitectura SolarMateria electiva: IAS 2013Segundo cuatrimestre


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Arquitectura Solary Diseo con energas renovablesContenidos Energa en el mundo y en Argentina Energa solar en el mundo y en arquitectura Energa en edificios en Argentina

Energa solar en el hbitat construido Programa IAS 2013 Ejemplos

Objetivo:

Presentar una visin del uso la energa solar en la necesariatransformacin de la matriz energtica mundial y nacionalImportancia del uso racional de la energaEnergas renovables en edificios: contexto, antecedentes,barreras, limitaciones y potencial.


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Alta dependencia en energas fsiles: 87 %

Oferta mundial de energa, 2006

36%

28%

23%

6%6%

1%

0%Petroleo

Carbon

Gas

Hidroelectricidad

Nuclear

Renovables

Renovables (no

electricos)


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Crecimiento de la poblacin mundial

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000

0

1000

2000

3000

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5000

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7000

8000

1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020


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Emisiones de gases efectoinvernadero

Fuente: IPPC Grupo de Trabajo 1, 4AR 2007: 4th Assessment

ReportCambio en el balance de radiacin de la tierra

Cambioenelbala

ncede

rad

iacindelaTierra

Ao (antes de 2005)


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Emisiones vs Poblacinmundial

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1900 1920 1940 1960 1980 2000

Entre 1955 a 2005, 50 aos:

Aumento GEI = 400 %

Aumento poblacin = 250 %


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Relacin entre PBI / Capita vskW /

CapitaTendencias


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Distribucin mundial de energa solar
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/db/Solar_land_area.png


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Recurso solar Mxima intensidad de radiacin solar disponible 1373 W/m2

Constante solar: con leve variacin segn distancia sol-tierra

Mximoa nivel del mar 1000 W/m2Con la absorcin de la atmosfera

Promedio recibido, capa superior de la atmosfera343 W/m2

Tomando en cuenta rotacin de la tierra y su curvatura

Promedio recibido en la superficie de la tierra 172W/m2Con variaciones hasta 240 W/m2 en lugares favorables

Promedio intensidad de radiacin solar en invierno 10 - 150W/m2Muy variable segn latitud y clima

Radiacin, Watts/m2

0

200

400

600

800

1000

1200


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Energa en Argentina

Demanda de energa y fuentes convencionalesDependencia en energa no renovable

Reservas probadas de energa fsil

Impactos ambientales de la energa

Recursos de energa solar en Argentina medicin de la intensidad de radiacin solar evaluacin y simulacin

distribucin del recurso solar: mapas


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Fuentes de energa en Argentina

Gas 49,7 %

Petrleo 39,0 %

Hidro 4,9 %

Nuclear 2,8 %

Bagazo 1,2 %

Lea 1,1 %Carbn 0,5 %

Otros 0,8 %

Dependencia en

combustibles fsiles

89,2 %

Gas Natural50%

Petrleo

39%

Carbn

Mineral

0%

Nuclear

3%

Energa

Hidrulica5%

Primarios

1%Bagazo

1%

Lea

1%

Secretara de Energa de la Nacin: Balance Energtico Nacional, 2006


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Fuentes de energa en Argentina:Gas

Reservas: 1980-2008: reduccin de 48 a 8 (40) aos en 28 aos

Produccin: 1980-2006: aumento sostenidoDisponible: 8 aos de reservas, con produccin actual.

Menores reservas, mas extraccin, mas exportacin.

0

5

10

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76

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19

98

20

00

20

02

20

04

20

06

Produccin: Millones de TEP)

Reservas (Aos)


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Reservas de gas y petrleoEn 1989, las reservas probadas permitan satisfacer la demandadurante 14 aos (petrleo) y 32 aos (gas), y en 2009, 10 y 8 aosrespectivamente.

Para cada aumento anual de las reservas de petrleo, resultado de

nuevas perforaciones, se extrae el doble.

0

5

10

15

20

25

30

35

1985 1990 1995 2000 2005 2010

Gas

Petroleo


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Uso de energa en vivienda

Calefaccin;

58%

Iluminacin;

8%

Agua y

coccin; 12%Otros usos; 17%

Refrigeracin;

5%

La demanda depende de:

- Comportamiento de los usuarios

- Diseo de los edificios: Forma, orientacin, materiales, aberturas, colores, etc.

- Diseo y funcionamiento de los artefactos: Eficiencia, forma, facilidad de uso

Artefactos que pueden

funcionar con energa

renovable:

Cocinas Calefones Luminarias Calefactores


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Radiacinsolardisponible

EneroEnero

kWHrs/dakWHrs/daReferencia:

Atlas de

energa solarde la RepblicaArgentina

Hugo GrossiGallegos y

Raul Righini


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Radiacinsolardisponible

JunioJunio

kWHrs/dakWHrs/daReferencia:

Atlas de

energa solarde la RepblicaArgentina

Hugo GrossiGallegos y

Raul Righini


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Medicin de radiacin solarEstacin del CIHE-FADU-UBA:

10 aos de registros

Radiacin, Watts/m2

0

200

400

600

800

1000

1200


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Uso de energa en el hbitat construido

En Argentina cerca del 40 % de todos losrecursos energticos primarios del pascorresponden a edificios, similar a otros pasesan en climas muy fros con mayor demanda de

calefaccin o en climas muy clidos con mayoruso de refrigeracin.

Energa en Edificios > Energa en Industria

Energa en Edificios > Energa en Transporte

Por lo tanto:el Sector Edilicio ofrece gran potencialde ahorro de energa y reduccin de impacto

ambiental


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Uso de energa en el hbitat construido

Distribucin de energa por sectores en Argentina

Edificios

37%

Transporte29%

Industria

28%

Otros

6%


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Potencial de ahorro:

El 80 % aprox. de la energa utilizada en edificios corresponde alacondicionamiento ambiental de espacios habitables: calefaccin,refrigeracin, iluminacin y ventilacin.

Gran potencial de ahorro de energa a travs de:

1. diseo de edificios: estrategias bioambientales decaptacin solar, proteccin y conservacin de energa.

2. eleccin de instalaciones: aislantes trmicos,sistemas solares, iluminacin eficiente, calidad, conforty eficiencia de equipos de acondicionamiento trmico.


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1,5 milln de equipos de refrigeracin vendidos, 2005


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Indicador, prdidas de calor: Ro Gallegos

Isla de calor de Ro Gallegos, inviernoIsla de calor de Ro Gallegos, invierno, 21 hrs, 01-06-01, 21 hrs, 01-06-01

Aumento de temperatura: > 4 C, con fuerte vientoAumento de temperatura: > 4 C, con fuerte vientoCausa del aumento: Principalmente prdidas de calor de los edificiosCausa del aumento: Principalmente prdidas de calor de los edificios

+3+3+1+1

+3+3

+2+2

+2+2

+1+1

00

00-1-1

-1-1


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Emisiones de GEI de los edificios

Resultado: Emisiones producidas en edificios en Argentina: 24-25 % del total

nacional de emisiones. Calefaccin, refrigeracin, iluminacin artificial (relacin con el

diseo) > 14 %, o 2/3 del uso de energa en edificios.

% de emisiones GEI

14

4

5

1

76

Acondicionamiento

Otros usos en edificios

Produccin materiales

Transporte

Otros usos


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0 10 20 30 40 50

Europa

Estados

Unidos

Argentina

Contribucin de los edificios al efecto invernadero:Europa: ~ 40% del totalEE UU: ~ 38% del totalArgentina: ~ 25 %Francia: ~ 50 % (gas oil)


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Argentina Alta incidencia de las emisiones del agro y el suelo (gas

metano), tambin de la industria y los deshechos (rellenosanitario). Por lo tanto: menor % de emisiones de edificios.

Energas convencionales usadas en edificios: relativamentelimpias.

Combustible principal en edificios: gas natural, el mslimpio de los combustibles fsiles. Artefactos de gas: ms eficientes, por. ej., estufa tiro

balanceado: 60 %. Electricidad, fuentes de energa primaria:

10 % nuclear (limpia?) 50 % hidroelectricidad (limpia?), - variacin segnrgimen anual de lluvias.

40 % gas natural, principalmente con ciclo combinado,plantas eficientes, con otros combustibles fsiles.


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Lnea de base: conservacin de energa

Cdigos de Edificacin en Argentina: sin normas

nacionales o requisitos de aislantes trmicos (hay en laProv. B. A. ).

Viviendas de inters social: Normas Mnimas deHabitabilidad de la Subsecretara de Vivienda, soloexigen cumplimiento de Norma IRAM 11.604 y Nivel Cde Norma IRAM 11.605, para asegurar controlparcialde riesgo de condensacin.

Optimizacin: mayor espesor de aislantes = menorcosto en uso = valor anual de energa + aislantes +

equipos de calefaccin.Comparacin regional: las normas obligatoriasen elsur de Chile exigen espesor de aislantes 4 veces mayora las normas voluntariasde Argentina para las mismascondiciones climticas.


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Energa solarSistemas solares de calentamiento de agua

Paneles fotovoltaicos FVIntegracin en arquitectura


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Energa solar en viviendaSistemas solares pasivos

Calefaccin de espacios interioresProyectos en

Bariloche


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Construyendo colectores solares

PYMES

Fabricacin en talleres

Pl f d E S l T i INTI


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Plataforma de Energa Solar Trmica INTI

Ej l d i t l i


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Ejemplos de instalacionessolares trmicas en Argentina

Tubos evacuadosTubos evacuados

Tanque integradoTanque integrado

Termosifn mochillaTermosifn mochilla

Concentracin linealConcentracin lineal Instalacin en oficinasInstalacin en oficinas

Instalacin residencialInstalacin residencial


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Cocina SolarDiseo DI Nicols Cuartas,Director J. M. EvansCIHE-SI-FADU-UBA

Desarrollo con medicionesde alternativas de diseoen escala


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Cocina solar: Tipo invertido

Ventajas

Aspecto de unelectrodomstico

Altura conveniente

Vidrio protegido

Conservacin de calor Bajo costo, $250 [2003]

+ mano de obra

Estante de apoyo

CIHE-SI-FADU-UBA


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EnergaEnergasolarsolarProteccin,Proteccin,captacin ycaptacin yeficienciaeficiencia

Estudios y ensayoscon maquetas enLEB-CIHE: heliodn,simulador del

movimiento aparentedel sol, durante el

proceso de diseo.


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IluminacinIluminacinnaturalnatural

Estudios de iluminacinnatural con maquetas en el

cielo artificial del CIHE:simulacin con cielonublado normalizado.


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Otros contactos tiles http://www.inti.gob.ar/e-renova/ Portal de INTI con informacin

sobre actividades en energas renovables y links externas

http://www.asades.org.ar/ La Asociacin Argentina de EnergasRenovables y Medio Ambiente

http://www.argentinarenovables.org/ La pgina de CADER, CmaraArgentina de Energas Renovables

http://www.solarthermalworld.org/

http://www.wikipedia.org Artculos sobre energa solar trmica,fotovoltaica, poblacin, etc.

http://www.ises.org/ises.nsf!Open Pagina de la Sociedad

Internacional de Energa Solar: eventos, publicaciones. http://fovisee.com/foro/ Foro de Vivienda Social y Eficiencia

Energtica.

http://solarcooking.wikia.com/wiki/Category:Solar_cooker_plansCocinas solares: disponible en castellano.

Programa IAS 2013 2do cuatrimestre
http://www.inti.gob.ar/e-renova/http://www.asades.org.ar/http://www.argentinarenovables.org/http://www.solarthermalworld.org/http://www.wikipedia.org/http://www.ises.org/ises.nsf!Openhttp://fovisee.com/foro/http://solarcooking.wikia.com/wiki/Category:Solar_cooker_planshttp://solarcooking.wikia.com/wiki/Category:Solar_cooker_planshttp://fovisee.com/foro/http://www.ises.org/ises.nsf!Openhttp://www.wikipedia.org/http://www.solarthermalworld.org/http://www.argentinarenovables.org/http://www.asades.org.ar/http://www.inti.gob.ar/e-renova/


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Programa IAS 2013 2do. cuatrimestre(ver programa en detalle)

Primera etapa

1. Introduccin: presentacin de la Materia.2. Recurso solar y clima: estudio de la oferta.3. Proteccin y Captacin solar: diseo y trayectoria solar.4. Forma arquitectnica y sistemas solares: diseo de la envolvente.5. Sistemas de captacin: sistemas solares pasivos. - ESQUICIO

Segunda etapa6. Conservacin de Energa: Materiales aislantes y de almacenamiento.7. Coeficiente G y Cociente Carga Colector: dimensionado de sistemas

solares pasivos.8. Colectores solares planos: calentamiento de agua.9. Tecnologa fotovoltaica FV en arquitectura.Tercera etapa10 a 13. Desarrollo del proyecto y correcciones.14. Entrega final: proyecto + carpeta del proceso de diseo con TPs.15. Actas y firma de libretas.

IAS 2013 Trabajo Prctico N1


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IAS 2013 Trabajo Prctico N 1(ver enunciado en detalle)

Pasos

1. Elegir una obra de Arquitectura con un Sistema Solar de CalefaccinPara Diseo Industrial, elegir un sistema u objeto que funcione con energasolar trmica, aplicable a la arquitectura o independiente de ella.

2. Presentar Documentacin Grfica que lo describa claramente

3. Realizar una Descripcin del FuncionamientoCaptacin, Distribucin y Acumulacin, Entrega de calor y aislacinnocturna y/o para conservacin de energa

4. ConclusionesRelacin con el clima en el que est emplazado o con el uso, grado deintegracin arquitectnica.

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