Teórica 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
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-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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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
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Acondicionamiento
Otros usos en edificios
Produccin materiales
Transporte
Otros usos
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Emisiones de GEI de los edificios
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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Emisiones de GEI de los edificios
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.