MATERIALES DE CAMBIO DE FASE (PCM) _ Passivhaus Mediterráneo _ Casa pasiva

MATERIALES DE CAMBIO DE FASE  (PCM)

Descripción

Los sistemas que utilizan Materiales de Cambio de Fase (PCM) se pueden utilizar para almacenar energía. Todas las sustancias almacenan energía cuando su cambio de temperatura, pero cuando se produce un cambio de fase en una sustancia la energía almacenada es superior, también el almacenamiento de calor y su recuperación se produce de forma isotérmica, lo que les hace ideal para aplicaciones de calefacción / refrigeración. Por ejemplo, si asumimos una masa de hielo de 1 kg a -10 º C, y que llevamos esta masa a 0 º C, el calor absorbido será 42,3 kJ. Con el fin de cambiar el estado de esta masa del hielo al agua, el calor absorbido se necesita sería 2.501 kJ. Esto significa, que el calor almacenado por el agua durante su cambio de fase es 60 veces mayor que el calor almacenado con el fin de aumentar su temperatura en 10 º C.

Se requieren las siguientes propiedades para PCM útil para sistemas de construcción:

  • Disponer de un ciclo de vida de acuerdo a su costo.
  • Tener un alto calor específico.
  • Para ser químicamente estable.
  • No ser tóxicos, corrosivos o inflamables.
  • Las densidades de estado sólido y líquido deben ser similares.

    MATERIALES DE CAMBIO DE FASE
    MATERIALES DE CAMBIO DE FASE

Relevancia en el diseño casa pasiva.

La aplicación de los PCM en el edificio puede tener dos objetivos diferentes. En primer lugar, utilizando calor natural que es la energía solar para la calefacción o de la noche fría para la refrigeración. En segundo lugar, utilizando calor artificial o fuentes de frío. En cualquier caso, el almacenamiento de calor o frío, es necesario que coincida con la disponibilidad y la demanda con respecto al tiempo y también con respecto a la energía. Básicamente tres maneras diferentes de utilizar los PCM para la calefacción

y enfriamiento de edificios son :

  • PCM en la construcción de muros ;
  • PCM en otros componentes de construcción que no sean paredes
  • PCM en las unidades de almacenamiento de calor y frío.

Los dos primeros son sistemas pasivos, donde el calor o el frío almacenado son liberados automáticamente cuando la temperatura interior o exterior sube o baja más allá del punto de fusión. El tercero es un sistema activo, en el que el almacena calor o frío es en la contención térmicamente separado del edificio por aislamiento. Por lo tanto, el calor o el frío se usan sólo en la demanda no automáticamente. Dependiendo de dónde y cómo el PCM está integrado, se aplican con diferentes puntos de fusión. Actualmente, hay una falta de PCM comerciales en el rango de temperatura más baja que se encuentra entre 5 y 25 º C. Especialmente entre los 15 y 20 º C productos disponibles muestran demasiado bajo entalpías. PCM más importantes están en el intervalo de 22-25 º C , ya que casi todo el mundo está de acuerdo en que este es el rango para la calefacción de edificios pasivos y enfriamiento .

Fuente: THE PASSIVHAUS STANDARD IN EUROPEAN WARM CLIMATES:DESIGN GUIDELINES FOR COMFORTABLE LOW ENERGY HOMES

GANANCIA SOLAR ACRISTALAMIENTOS _ Passivhaus Mediterráneo _ Casa pasiva

GANANCIA SOLAR ACRISTALAMIENTOS_ Passivhaus Mediterráneo

Descripción

La energía del sol llega a los edificios como la radiación a través de las ventanas. La radiación se mide en W por metro cuadrado de superficie de acristalamiento y es muy importante debido a:

  • Esta radiación puede disminuir la demanda de calefacción
  • Esta radiación puede aumentar la demanda de refrigeración

Como una consecuencia es positivo y el otro negativo , es necesario hacer un buen diseño basado en la consideración de los beneficios de la radiación solar en invierno y proteger contra los efectos negativos durante el verano con el fin de evitar sobrecalentamiento .

Relevancia en el diseño casa pasiva.

La cantidad de radiación que incide en cada fachada es diferente , depende de la orientación de la fachada. Por lo tanto , es muy interesante conocer la distribución de la radiación con el fin de analizar cómo podemos usarlo . El gráfico muestra la cantidad de radiación en todas las orientaciones durante todo el año .

GANANCIA SOLAR ACRISTALAMIENTOS

Aunque esta gráfica se ha hecho por un lugar en particular las tendencias de Las curvas son válidas para todas las ubicaciones. Lo primero que podemos mencionar es que la radiación en el sur es el máxima durante el invierno y NE y NO  es muy bajo durante el verano. Esto significa que durante el invierno podemos reducir la demanda de calefacción utilizando alta superficie de acristalamiento con orientación sur, durante el verano sólo tenemos que proteger este acristalamiento está utilizando sombreamiento, y en cualquier caso de que la radiación solar en esta superficie será menor que E / O o SE / SO .

Referencia a la soluciones / aplicabilidad climática regional

Es conveniente diseñar edificios con un alto porcentaje de orientada al sur  es interesante tener una superficie de acristalamiento  hacia el sur entre un 75 % y un 100 % del total del acristalamiento protegido de la sombra en verano, ya sea con sombreamiento  móviles o voladizos horizontales. La superficie de acristalamiento óptima para los casos leves inviernos como Sevilla es igual a 30 % de la superficie total del edificio  en este óptimo no están lugares con invierno más severo como Granada pero se recomienda una superficie de acristalamiento entre un 15 % y un 30 % de la superficie total.

Fuente: THE PASSIVHAUS STANDARD IN EUROPEAN WARM CLIMATES:DESIGN GUIDELINES FOR COMFORTABLE LOW ENERGY HOMES

VENTILACIÓN NATURAL _ Passivhaus Mediterraneo_ Casa pasiva

VENTILACIÓN NATURAL _ Passivhaus Mediterraneo

  Descripción

La cantidad de ventilación necesaria varía según la temporada. Para proveer a nuestras necesidades fisiológicas y para mantener la calidad del aire interior , Se requiere un mínimo de 8 a 10 litros por persona por segundo. Esta es la base de la tasa de ventilación mínima requerida en invierno. En verano, cuando la ventilación También puede ser necesario para ayudar a eliminar las ganancias de calor internas, es mucho más grande las tasas de ventilación (son necesarios  por lo general 80 a 100 litros por persona por segundo).

La infiltración puede contribuir al requisito mínimo de aire fresco, pero generalmente se reconoce que la infiltración no controlada debe ser minimizada para evitar la pérdida de calor no deseado en las ganancias de invierno y calor en verano. Los estándares de Hermeticidad en la construcción varían enormemente en toda Europa , pero la legislación está empujando a los constructores de viviendas para lograr una mayor estanqueidad. La elección entre la ventilación mecánica y natural para la vivienda depende de la características del clima, la estanqueidad que se puede lograr , y el valor de recuperación de calor y las preferencias de los ocupantes .

La ventilación natural está impulsada por el viento o la fuerzas térmicas (o una combinación de ambos). Impulsada por el viento de ventilación es inducida por las diferencias de presión que surgen surge entre el barlovento y los lados de sotavento de un edificio, y esta diferencia de presión puede conducir el aire a través del edificio para ventilación simple.

La flotabilidad térmica se produce cuando la presión diferencias debidas a las diferencias de temperatura entre el interior y exterior del edificio crear un flujo de aire entre el interior y el exterior. Estas diferencias de presión dan lugar a un flujo que va normalmente del nivel bajo al nivel alto, a través de aberturas previstas para esto.

Hay tres factores que determinan la velocidad de movimiento del aire debido a la flotabilidad térmica :

  • La diferencia de presión (resultante de la diferencia entre el promedio, La temperatura dentro del edificio y la temperatura exterior )
  • La zona de aberturas en el edificio (en el nivel alto y bajo)
  • la diferencia de altura entre las aberturas

El dimensionamiento de las aberturas de ventilación y la especificación de los actuadores de ventilación debe ser considerado cuidadosamente para lograr un éxito solución de ventilación natural.

Relevancia en el diseño Casa pasiva

Ventilación natural puede ser utilizada de manera muy eficaz para proporcionar aire fresco y mejorar el bienestar y las condiciones de higiénicas de los ocupantes. A pesar de la variabilidad y difícil de control de las fuerzas motrices naturales, la ventilación natural puede reducir costos de el consumo de energía , de capital y de funcionamiento de mecánica y plantas eléctricas, así como espacio para su instalación .

Referencia a la soluciones / aplicabilidad climática regional

Ventilación natural por efecto chimenea es muy eficaz en el norte de Europa climas donde por lo general hay una diferencia de temperatura entre la mayor ambientes de interior y al aire libre , tanto en verano como en invierno . Climas donde hay una fuerte variación diurna son adecuados para el empleo de los masa térmica y ventilación nocturna . Para climas más cálidos y húmedos , la ventilación cruzada y la sombra tienen la ventaja de reducir la ganancia solar y mejorar la percepción del calor mediante el aumento de movimiento del aire .

VENTILACIÓN NATURAL
VENTILACIÓN NATURAL
VENTILACIÓN NATURAL
VENTILACIÓN NATURAL CRUZADA
VENTILACIÓN NATURAL
VENTILACIÓN NATURAL EFECTO CHIMENEA

Fuente: THE PASSIVHAUS STANDARD IN EUROPEAN WARM CLIMATES:DESIGN GUIDELINES FOR COMFORTABLE LOW ENERGY HOMES

AISLAMIENTO TECHO _ Passivhaus Mediterraneo

AISLAMIENTO TECHO CASA PASIVA

Descripción

aislamiento techo
aislamiento techo

De manera similar a las paredes, un techo de aislamiento reduce la transferencia de calor a través de la construcción de techo en ambas direcciones, durante el invierno y el verano. Especialmente durante el verano , los techos son generalmente más expuestos a la radiación solar que las paredes, debido a su orientación casi horizontal y a la reducción de sombreado desde edificios de los alrededores. Techos no aislados contribuyen significativamente a la excesiva las temperaturas de verano en los edificios.

Relevancia en el diseño Passivhaus

Un buen aislamiento del techo es necesario para reducir la energía de calentamiento de invierno demanda. En cuanto al grosor del aislamiento, por lo general hay menos limitaciones constructivas en el techo que en las paredes. Por lo tanto, el aislamiento del techo está típicamente dimensionado más grueso que la pared de aislamiento. Los techos también son una buena solución para reducir la carga de calor del verano.

Referencia a la soluciones / aplicabilidad climática regional

El aislamiento en cubiertas inclinadas se puede aplicar entre las vigas del techo o en la parte superior de las vigas del techo por debajo de las tejas. Para techos de hormigón, el aislamiento exterior por encima de la hormigón es recomendable. Con  materiales aislantes y resistentes al agua, la vida útil de la capa principal de impermeabilización se puede aumentar mediante la instalación entre el aislamiento y el hormigón.

Una vez más, el mejor espesor del aislamiento depende del clima y de los requisitos específicos del edificio. En un Passivhaus, un típico valor U de la cubierta será inferior a 0,3 W / ( m2K ) en climas templados de Europa , del sur , y hacia abajo para 0,1 W / ( m2K ) en el centro de Europa.

PÉRDIDAS DE CALOR VENTANAS _ Passivhaus Mediterráneo

PÉRDIDAS DE CALOR VENTANAS

Descripción

Las pérdidas de calor a través de ventanas son proporcionales a su valor U . En general, es conveniente para disminuir las pérdidas de calor , esto implica una reducción en el valor U de las ventanas en todas las orientaciones .

Relevancia en el diseño Passivhaus

Mejorar el aislamiento de las áreas de la ventana tiene un efecto tremendo para calefacción pero nula en general para la refrigeración . En climas severos es recomendable para disminuir el valor U de la ventana , pero en climas moderados , no es tan claro como el menor valor U es , menor es la radiación que pasa a través de la ventana es .

Esto es importante porque cuando disminuimos el valor U , las pérdidas de calor disminuye también, y como resultado de la demanda de energía de calefacción es más baja , sin embargo , en por otro lado , la radiación que pasa a través de la ventana es demasiado baja y en consecuencia, la demanda de energía de calentamiento es mayor .

La mejora en el rendimiento de aislamiento térmico de las ventanas es logrado a través de una combinación de :

    • Aumento del número numero de vidrio. Hasta triple acristalamiento o cuadruplicado acristalamiento de ventanas.
    • Los diferentes tipos de recubrimientos de baja emisividad
    • Ventanas de vacío – . La transferencia de calor se reduce a través de la evacuación de la espacio entre panel a una presión de aproximadamente 0,01 Pa.
    • Aerogel es un material interesante, que tiene una estructura celular de silicato , con tamaños de celda menor que la longitud media del espacio libre . Este resultado en una muy bajo valor de la conductividad térmica del material (menor que la del aire ) . Sin embargo, es caro y no es completamente transparente .PÉRDIDAS DE CALOR VENTANAS

Los ejemplos de los U- valores para el centro de las ventanas muestran la las mejoras que se pueden hacer (El Libro de la Energía , 1996 ) .

  •   Acristalamiento simple . 5,7 W/m2K .
  •  Doble acristalamiento. 2,8 W/m2K .
  •  Triple acristalamiento . 1,9 W/m2K .
  •  Sellado unidad de triple acristalamiento con recubrimiento de baja emisión . 1,4 W/m2K .
  •  Sellado unidad de triple acristalamiento con recubrimiento de baja emisión y el llenado de argón.1,2 W/m2K .
  •  Unidad de triple acristalamiento sellada con dos recubrimientos de baja emisión y argón relleno – . 0,8 W/m2K .
  •  Ventana de vacío ( alto vacío ) . 0,5 W/m2K .
  •  Ventana Aerogel 20 mm (bajo vacío). 0,3 W/m2K .

La sustitución de ventanas por otras de menor valor U presenta importantes ventajas excepto para la reducción de la transmisión del calor solar .

Cambiar acristalamiento sencillo por un doble de baja de emisión, muestra una mejora importante que es especialmente importante en climas fríos , y en direcciones norte .

Las ventajas adicionales se asocian con la reducida condensación, el aumento de la temperatura radiante durante el invierno período y la reducción de las tasas de infiltración .

Fuente: THE PASSIVHAUS STANDARD IN EUROPEAN WARM CLIMATES:DESIGN GUIDELINES FOR COMFORTABLE LOW ENERGY HOMES

MASA TÉRMICA _ Passivhaus Mediterráneo_ Casa pasiva

MASA TÉRMICA 

Descripción

La masa térmica es el término utilizado para describir los materiales de alta capacitancia térmica  es decir, materiales que pueden absorber y almacenar grandes cantidades de calor (expresada en Julios / kg) . Los materiales dentro de un edificio que tienen un alto capacitancia térmica puede proporcionar un efecto de ‘ amortiguador ‘ , suavizando la variación en la temperatura dentro del edificio , y la reducción de la oscilación en la temperatura de forma diurna. La masa térmica puede estar en forma de muros de mampostería, expuesta en plafones de hormigón en  plantas intermedio o materiales de cambio de fase , posiblemente integrados. En el más general sentido, es cualquier masa que absorbe y retiene el calor .

Relevancia en el diseño casa pasiva

La masa térmica, acoplado al interior del edificio , puede ser de considerable ventaja tanto en verano como en invierno. En verano se puede utilizar para limitar la temperatura diurna superior y por lo tanto reduce la necesidad de refrigeración. Este efecto se puede mejorar mediante el acoplamiento del material de alta capacitancia con una ventilación nocturna  para pre- enfriar la masa térmica para el día siguiente. en edificios residenciales , sin embargo , esto podría resultar en ocasiones difícil debido a limitaciones en el uso del espacio . La ventilacion nocturna es aplicable mediante el uso de dispositivos de ventilación automatizados, aperturas seguras de alto nivel y un diseño que promueve el movimiento del aire. Por este proceso , las temperaturas internas pueden estar significativamente por debajo de las temperaturas ambientales externas durante el verano . Igualmente, en invierno, la masa puede absorber las ganancias de calor que se acumulan durante el día , para la liberación en el espacio por la noche. Potencialmente, esto puede reducir el calentamiento demanda.

Referencia a la soluciones / aplicabilidad climática regional

La propuesta del Reino Unido Passivhaus incorpora masa térmica principalmente en el forjados intermedios , sino también en las paredes . Una alternativa sería utilizar placas de yeso con PCM encapsulado en suelo y techos de la primera planta. El efecto de enfriamiento de la masa térmica junto con obras de ventilación de la noche mejora en lugares donde hay una variación diurna apreciable.

 

masa térmica
Calor almacenado efecto de masa térmica durante el día

 

masa termica
Calor almacenado en la masa se ​​libera en la noche

Fuente: THE PASSIVHAUS STANDARD IN EUROPEAN WARM CLIMATES:DESIGN GUIDELINES FOR COMFORTABLE LOW ENERGY HOMES

 

ZONA DE AMORTIGUACION _ Passivhaus Mediterráneo

ZONA DE AMORTIGUACION

Descripción

Un espacio ‘ Amortiguador’ es un espacio intermedio libre que corre entre el interior y fuera de proporcionar protección térmica ( y, a veces acústica ) al interior .

Este espacio térmica no sólo reduce la pérdida de calor desde el interior , pero puede también pre-calentar el suministro de aire de ventilación , y también puede ser una fuente de solar directa.

ZONA DE AMORTIGUACION

Suelen colocarse normalmente al sur , la capa externa es normalmente acristalada para mejorar ganancias solares en invierno. El sombre amiento es necesario para reducir la ganancia solar y el riesgo de sobrecalentamiento en verano . Las zonas de amortiguamiento son espacios ” de transición” es decir, sólo son ocupado muy brevemente , y por lo tanto se puede permitir a variar de la temperatura mucho más amplia que la que un espacio ocupado , que se espera que se reúna criterios aceptados de confort térmico mayor parte del tiempo . Los invernaderos  pueden actuar como zonas de amortiguamiento, pero los residentes a menudo quiere ampliar el período de uso de los invernaderos (claramente un resultado negativo ) . Utilizado de manera adecuada los invernaderos pueden ser un beneficio térmica significativa .

Relevancia en el diseño Casa pasiva

Máquinas automáticas de apertura de ventilación se incorporan en las zonas de amortiguamiento ubicados a nivel del suelo . Estos dispositivos controlan la ventilación natural en respuesta a la equilibrar entre las condiciones internas y externas . Este control automático puede ser anulado por los ocupantes.

Referencia a la soluciones / aplicabilidad climática regional

En el norte de Europa un espacio de amortiguación sin calefacción se puede utilizar para reducir las pérdidas de calor en invierno, la infiltración y precalentamiento de suministro de ventilación de aire para los espacios de vida y mejorar el U- valor efectivo de la envoltura externa.

En verano, el riesgo potencial de sobrecalentamiento derivados de tales espacios se puede minimizar con  el sombreado o la apertura de ambas capas.

INFILTRATION Y HERMETICIDAD AL AIRE _ Casa pasiva

INFILTRATION Y HERMETICIDAD AL AIRE _ Passivhaus Mediterraneo

Descripción

Cerramientos con infiltraciones generan  un gran número de problemas , sobre todo en climas más fríos o durante los períodos más fríos . Los flujos de aire desde el interior hacia el exterior a través de las grietas y huecos resultar un alto riesgo de condensación en la construcción . Infiltración de aire frío de forma prolongada, que hace que los habitantes , se sienten incómodos , también. La infiltración de aire frío también aumenta la diferencias de temperatura entre diferentes plantas de un edificio .

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En muchos climas , Passivhauss requieren un ventilador de aire,que  suministra y da escape con un sistema de ventilación con recuperación de calor . En este caso se requiere, una excelente hermeticidad de la envolvente del edificio . Si la vivienda no está suficientemente hermética, las corrientes de aire no siguen los caminos previstos, la recuperación de calor no funcionará adecuadamente , y dará como resultado el consumo de energía elevada .

En climas muy suaves , es posible construir Passivhaus sin sistemas de recuperación de calor . En tal caso, si no hay sistema de ventilación está presente, la hermeticidad no es tan importante. En los edificios muy herméticos y  sin sistemas de ventilación controlada corren el riesgo de mala calidad del aire interior y el exceso de humedad.

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Referencia a la soluciones / aplicabilidad climática regional

Buena hermeticidad se logra principalmente mediante un diseño adecuado . Es necesario que una capa hermética se ejecute alrededor de todo el edificio. Interno yeso , tablero de madera contrachapada, tableros duros , tableros de partículas y OSB , PE y láminas de plástico ; bituminoso ( reforzado) y papel de construcción son los materiales adecuados para la construcción de un sobre hermético. también Todos los elementos de los cruces de construcción deben ser construida de tal manera que no se produzcan fugas

Hermeticidad puede ser probado por medio de la denominada prueba bloweer door un procedimiento ,en el que en un ventilador se coloca en una puerta exterior o ventana, que crea una diferencia de presión de 50 Pa. La tasa de cambio de aire correspondiente de la edificio  indica el nivel de estanqueidad .

 

Fuente: THE PASSIVHAUS STANDARD IN EUROPEAN WARM CLIMATES:DESIGN GUIDELINES FOR COMFORTABLE LOW ENERGY HOMES

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