ESTIMACIÓN CURVA DE ABATIMIENTO DE GASES EFECTO INVERNADERO SECTOR EDIFICACIONES Ángela Cadena, Hernando Vargas, Ana Ozuna, José Guevara, Mónica Espinosa, Katherine Ovalle, Camila Rodríguez, Mario Flórez, Camilo Vasquez

FACULTAD DE INGENIERÍA Octubre de 2012

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Créditos

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Estrategia Colombiana de Desarrollo Bajo en Carbono (ECDBC)

Sectores Estrategia • Generación y transformación: Electricidad, hidrocarburos y minería • Transporte • Residencial y comercial • Industria • Agricultura • Residuos

Gases Efecto Invernadero (GEI) en Edificaciones • Edificaciones Residenciales – VIS – No VIS

• Sector Terciario – – – – – – –

Institucional Educación Salud Comercio Hotelería Recreación Financiero

Análisis de ciclo de vida - etapas Producción de materiales Construcción

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•Alcance: •Cálculo de emisiones por procesos productivos y combustión (vidrio, acero, ladrillo y cemento) •Evaluación de medidas de mitigación para cemento •Alcance: • Se identificó potencial de reducción y se presenta de forma descriptiva 3 medidas de mitigación por: mejoras operativas, en combustible y tecnológicas

Uso y operación

•Alcance: •Planteamiento de un escenario de referencia incluyendo confort •Evaluación de medidas por eficiencia energética y sustitución de combustible

Diseño técnico y arquitectónico

•Alcance: •Simulación en HEED de los prototipos de viviendas seleccionadas •Evaluación de medidas agrupadas en 3 paquetes: pasivas, activas y retrofit

Demolición y disposición final

•No fue evaluada por falta de información

Alcance sector residencial – Conformar la línea base de emisiones Gases Efecto Invernadero (GEI) del sector vivienda urbana en Colombia – Contemplar el período comprendido entre 2008-2040 – Proponer escenarios Inercial y de referencia de emisiones a partir de información del sector – Identificar y evaluar medidas de mitigación – Conformar curvas de abatimiento – Se tomaron una variedad de prototipos que representaran la vivienda en Colombia. Para eso se seleccionaron tres ciudades en diferentes pisos térmicos (Bogotá, Medellín y Barranquilla); se evaluaron dos segmentos de vivienda (VIS y No VIS); dos tipologías (unifamiliar y multifamiliar); y tres técnicas constructivas (mampostería estructural, mampostería confinada e industrializado).

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Alcance sector comercial

• Tres ciudades: Bogotá, Medellín y Barranquilla • Etapas del ciclo de vida: – Diseño técnico y arquitectónico – Operación y uso

Identificación medidas: diseño técnico y arquitectónico Grupos

Descripción Grupos

Descripción Medidas

Grupo 1

Medidas pasivas. Medidas a incorporar en etapa de diseño. Pueden ser incorporadas a corto plazo sin mayor dificultad para diseñadores y constructores. Solo aplica para viviendas nuevas.

Cambios en orientación de edificación, configuración de plantas arquitectónicas, patios interiores, inclinación de cubiertas, relación área muro/área ventana, aumento de altura libre, y aligeramiento de placas

Grupo 2

Incorporación de nuevos y mejores materiales. Modificaciones en técnicas constructivas. Solo aplica para viviendas nuevas.

Cambio en materiales en fachadas y muros interiores.

Grupo 3

Pueden ser incorporadas en la etapa de uso y operación para viviendas nuevas y existentes. Pueden ser incentivadas políticas públicas. Aplica para viviendas nuevas y usadas (Retrofitting).

Medidas de protección solar (modificación de ventanas, instalación de aleros, cortinas y persianas), de ventilación (calados y cambios en acabados).

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Identificación medidas: uso y operación

Categorías

Descripción Medidas

Horizonte 1 Medidas de implementación hoy (evaluadas)

Iluminación eficiente Chatarrización de neveras Precalentamiento solar Mejora de eficiencia en aires acondicionados

Horizonte 2 Medidas a implementar en 10-15 años

Generación distribuida con energía foto-voltaica o eólica

Horizonte 3 Medidas a implementar en 20 años

Hidrógeno solar Climatización geotérmica

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MACC: uso y operación 235

Costo tonelada USD/ton CO2

185 135 85 35 -15

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

-65 -115 -165 -215

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Potencial de reducción [Gg CO2] Iluminación eficiente

Aires acondicionados eficiente en Barranquilla

Mejora eficiencia estufas a gas natural

Precalentamiento de agua con energía solar

Chatarrización neveras mayores a 10 años

Aires acondicionados eficiente en Medellín

Análisis de co-beneficios • • • • •

Tecnológicos Sociales Económicos Competitividad Crecimiento sostenible

Modelación Bioclimática en Edificaciones Camilo Vásquez L.

Modelación Bioclimática Consiste en la simulación de edificaciones teniendo en cuenta las condiciones climáticas del lugar y aprovechando los recursos disponibles (Sol, viento, vegetación, lluvia) para disminuir los impactos ambientales y reducir el consumo energético

Surgimiento • 1970: Departamento de Energía de EE.UU (DOE) • Diseños integrados con una perspectiva ambiental: – Eficiencia Energética dentro de la edificación – Involucrar Sostenibilidad – Costos de construcción y operación – Impacto ambiental del proyecto

Integración Factores

Herramientas tecnológicas de simulación

Toma de decisiones (Medidas, Materiales, Comportamientos, etc.)

Diseño sostenible y eficiente energéticamente

Modelación Energética en eQUEST • Herramienta computacional para analizar el desempeño energético de una edificación • 8760 Iteraciones para calcular el desempeño de todos los flujos de energía en la edificación • Simulación: – Efecto de iluminación natural – Dinámica de HVAC – Impacto en T° debido a cargas

• Cargas solares • Calor por personas, iluminación y equipos • Transferencia a través de paredes y techo • Interacción del edificio con su entorno

• Interacción de los equipos HVAC con las cargas

Cargas Edificación

Sistemas HVAC

Plantas

Economía •

• Equipos primarios (Calderas, Chillers, Intercambiadores de calor)

• Estructura de las tarifas de energía • Análisis de ciclo de vida

Módulos de ejecución Diseño, construcción y visualización 3D

Simulación y resultados en gráficos y tablas

Comparación de escenarios de eficiencia energética

Parámetros de entrada • Ubicación – Archivo Climático

• Geometría – Tamaño superficies y volúmenes que encierran – Orientación (N,S,E,O) – Sombras

Parámetros de entrada • Construcción de muros y techo – Importante modelar materiales específicamente con sus propiedades – Transferencia de calor por Conducción, Radiación y Convección

Parámetros de entrada • Zonificación y Configuración Arquitectónica – Primordial para un modelo preciso – Uso de los espacios – Horarios de ocupación – Dinámica del sistema HVAC

Parámetros de entrada • Ventanas – Transferencia de calor – Iluminación – Normalmente de gran impacto en el consumo anual de la edificación

Parámetros de entrada • Cargas Internas – Iluminación – Personas – Equipos • Cargas asociadas enchufes • Ascensores • Escaleras eléctricas

• Sistemas de HVAC – – – –

Ventiladores Sistema de A/C Sistema de Calefacción Economizadores

Presentación de resultados

Presentación de resultados • Línea Base

Presentación de resultados • Línea Base

Presentación de resultados

• Línea Base

Medidas de Eficiencia Energética

Medidas de Eficiencia Energética

Toma de Decisiones

Resultados • • • • •

Cuantificación del consumo energético anual Producción de emisiones de GEI Dinámica entre sistemas de A/C y calefacción Comparación entre medidas de eficiencia energética Cuantificación de la disminución del consumo energético por la aplicación medidas de eficiencia energética • Análisis de decisión para materiales de construcción y establecimiento de niveles de confort en una edificación • Cantidad de puntos LEED

¿Cómo pueden participar los centros comerciales en la formulación de la Estrategia?

GRACIAS