Contexto
Investigadores responsable da actividade
Nesta actividade exponse un método aproximado para estimar a cantidade de infiltracións que existen nun edificio e que impacto teñen na demanda de calefacción. Para iso, disporemos dun rexistrador de temperatura e CO2. Deseñaremos unha metodoloxía de ensaio e utilizaremos as medicións nunha folla de cálculo que nos permita estimar os posibles aforros enerxéticos que conseguiriamos se, en lugar de ter infiltracións, tivésemos un sistema de ventilación mecánica controlada con recuperación de calor.
As infiltracións son aire exterior que penetra nos edificios de maneira incontrolada, a través de gretas e de aberturas existentes de maneira non intencionada. En época de calefacción supoñen unha demanda térmica para combater, xa que o aire exterior entra a unha temperatura inferior á que temos dentro dos edificios e, por tanto, arrefríano.
Supoñamos que unha vivenda de 300 m3 de volume ten unha concentración de CO2 igual a 1000 ppm e que nunha hora baixa a 600 ppm por culpa das infiltracións de aire exterior. Se sabemos a concentración de CO2 do aire exterior (imos supor 400 ppm), podemos calcular canto aire exterior se infiltrou durante esa hora.
Como este volume se infiltrou nunha hora, podemos afirmar que o caudal de infiltracións é de 200 m3/h. Se tivésemos outra cantidade de tempo, simplemente habería que dividir por ese número de horas. Por exemplo:
Como foi en 2,5 horas, o caudal de infiltracións será 117,6 m3/h.
Se empregamos a seguinte nomenclatura:
| Símbolo | Unidades | Descrición |
|---|---|---|
| V | m3 | Volume da habitación ou do edificio que se vai estudar |
| C∞ | ppm | Concentración de CO2 no ambiente exterior |
| C0 | ppm | Concentración de CO2 inicial no interior |
| C1 | ppm | Concentración de CO2 final no interior |
| H | h | Tempo transcorrido en horas |
Pódese, entón, calcular o caudal de infiltracións como:
Trátase, por tanto, de medir as concentracións iniciais e finais de CO2 nunha habitación durante un tempo suficiente como para que se reducisen e, así, poder calcular o caudal de infiltracións con certa fiabilidade. Este proceso repetirase en diferentes habitacións do edificio e en diferentes días, xa que as infiltracións dependen das condicións exteriores. Pódense realizar as medias para os diferentes momentos e así ter un resultado máis realista. Hai que lembrar que as medidas se deben comezar nunha habitación que teña unha elevada concentración de CO2 e que non teña ocupación ningunha (por exemplo, nun momento no que se saíse á hora de comer ou ao final do día). Apuntarase a concentración inicial (C0) e a final (C1), así como o tempo H que transcorreu entre estas dúas medidas. Ademais, débese realizar en días onde a calefacción estea acesa e exista unha diferenza importante de temperaturas entre o interior e o exterior do edificio. As infiltracións de aire son unha carga para combater en época de calefacción e a súa cuantificación é complicada de pescudar en edificios que non teñen ventilación mecánica controlada. Podemos usar a seguinte expresión para calcular a demanda enerxética que supoñen:
Onde:
| Símbolo | Unidades | Descrición |
|---|---|---|
| ṁ | kg/h | Caudal másico de aire de infiltracións |
| Cp | kJ/kg·K | Calor específico do aire (podemos empregar 1,012 kJ/kg·K) |
| Tint | °C | Temperatura interior da estancia |
| T∞ | °C | Temperatura exterior |
O caudal másico de infiltracións podémolo calcular multiplicando o caudal volumétrico xa calculado pola densidade do aire (1,2 kg/m3).
Por exemplo, supoñamos que, no segundo caso, a temperatura media exterior é de 12 °C e a interior é de 23 °C. A carga para combater por infiltracións é:
Cun sistema de ventilación controlada con recuperación de calor, poderíase chegar a aforrar ata un 90 % desta cantidade.
Para realizar os cálculos desta actividade, proporciónase unha folla de cálculo específica.
Séguenos nas Redes!
Actividade: estimación das infiltracións nun edificio empregando curvas de decaemento de CO2
Material que se inclúe no lote
Un monitorizador de temperatura ambiente e concentración de CO2. Débese instalar unha aplicación Android no móbil para poder configuralo e acceder aos datos rexistrados.
Material para descargar
- Aplicación XiaoMei Smart
- Folla de cálculo decaemento CO2 (Excel)
- Folla de cálculo decaemento CO2 (Libre Office)
- Exemplo – Folla de cálculo decaemento CO2 (Excel)
- Exemplo – Folla de cálculo decaemento CO2 (Libre Office)
- Manual da actividade Eficiencia Enerxética
Material que terá que dispor o IES
Unha conexión USB para alimentar o monitorizador e un teléfono Android onde instalar a aplicación desde a Play Store.
Procedemento
- Descargar a aplicación XiaoMei Smart e sincronizala co sensor
- Para realizar as medidas de CO2 , seleccionarase unha habitación (aula, despacho, laboratorio, etc.) que posúa unha concentración elevada de CO2 e que quede sen ocupación ningunha. A habitación pecharase.
- Apuntarase unha primeira medida de temperatura e CO2 mediante a aplicación móbil, anotando tamén a hora de inicio do estudo.
- Cando diminúa considerablemente o valor de concentración de CO2 a partir da visualización dos valores en tempo real recompilados polo sensor e enviados á aplicación móbil, volverase tomar outra medida.
Se este valor baixa lentamente, pódese deixar o sensor rexistrando (por exemplo, toda unha noite ou o fin de semana) e, despois, apuntar as medidas de temperatura e CO2 finais, apuntando tamén a hora de
recollida destes datos. - Débese t er tamén a temperatura exterior. A falta de medidas directas, pódese consultar en MeteoGalicia para ter unha boa aproximación.
- Introduciranse a continuación os valores obtidos na folla de cálculo descargable na web de A Caixa Sostible e calcularanse os valores de infiltracións e demandas enerxéticas asociadas ás devanditas infiltracións. A folla de cálculo deberase descargar como arquivo Microsoft Excel (.xlsx).
- Repetirase o proceso noutras estancias (que teñan contacto coa fachada exterior) e nas mesmas estancias, pero noutros momentos (xa que as infiltracións dependen das condicións exteriores e estas son cambiantes). Coas diferentes estimacións poderase obter unha media realista das infiltracións e do consumo en calefacción asociado a estas. Ademais de establecer o aforro que pode xerar a presenza dun sistema de ventilación mecánico no edificio de estudo.
Resultados esperables
Espérase que o alumnado entre en contacto cos conceptos de eficiencia enerxética, renovación do aire nos edificios, concentración de CO2 e os aforros enerxéticos na calefacción. Os resultados serán aproximados (as infiltracións son moi complicadas de estimar na vida real).
Referencias bibliográficas
Séguenos nas Redes!