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SUSTAINABLE HEATING SYSTEM

Contenido¿Que es energía solar?

Propuesta

Sostenibilidad

Gráfica

Conclusiones

Historia

Desarrollo Prototipo

Huella Ecológica

Planos

Tipología

Procesos de Fabricación

Ventajas

Materiales

Desventajas

Partes

Logotipo

UsuarioLocalisaciónContexto

¿Que es la energía solar?

Historia

¿Como se transforma la luz solar en energía?

Energía RenovableEnergía Solar

Los paneles solares estan conformados de celulas fotovoltaicas las cuales hacen una converción directa de luz a electricidad a niveles atomicos. Algunos materiales tienen propiedades conocidas como efecto fotoelectico que causa que absorban los photones de luz y liberen electrones. Cuando estos electrones son capturados, una corriente electrica se forma como resultado. Esta corriente electrica puede luego ser utilizada como electricidad.

La luz es la manera en la que la naturaleza transfiere energía a través del espacio. Usualmente cuando la luz toca un objeto esta energía se convierte en calor. Sin embargo cuando la luz toca algunos materiales especificos, esta misma energía se convierte en una corriente electrica que puede luego ser utilizada.

La energía renovable proviene de fuentes naturalez que pueden ser reemplazadas en un tiempo relativamente corto. Ejemplos de energías renovables incluyen solar, geotermica, hidroelctrica y biomasa. No liberal polución a la atmosfera de la manera que lo hacen los combustibles fosiles a la hora de ser quemados.

Cada año los costes para producir energía solar disminuyen gracias a la nueva tecnología. Con base a los porcentajes, la energía renovable continua siendo la energía con crecimiento más rapido. Un reporte del IEA “Medium-Term Renewable Energy Market Report” del 2015 muestra el porcentaje de energía renovable de manera global a crecer un 26% para el 2020.

Energías Renovables

Ventajas Desventajas

Al no ser quemados como los combustibles fosiles, no liberan contaminantes a la atmosfera y proporcionan un ambiente mucho más saludable. Hay un minimo de emisión de gases de efecto invernadero asociados a las energías renovables que estan contribuyendo a mantener la temperatura de la tierra.

Los costes iniciales de instalación usualmente son altos y requieren de mucho cuidado en cuanto a su implementación. En el caso de la energía solar y la eólica requiere un cierto espacio para producir energía que pueda competir con los combustibles fosiles. Son afectados por el clima, haciendolos un tanto inestables en cuanto a la producción de energía.

Las fuentes de energía renovable se pueden encontrar en todo el mundo y no pueden ser agotadas. Como se menciono anteriormente, los costes para retener esta energía estan disminuyendo conforme el desarrollo de nueva tecnología. Debido a la necesidad de tecnicos para mantener el sistema, algunas plantas podrían tener el potencial de generar más empleos que las plantas de energía tradicionales que son mecanisadas.

La ciudad de Masdar sigue en proceso de construcción pero representa la primera ciudad con cero emisiones de carbono. La ciudad fue diseñada por la firma de arquitectura Inglesa Foster and Partners, quienes han desarrollado todo un sistema para que la ciudad sea capaz de producir su propia energía.Se diseño la granja solar más grande del mundo, eliminando la dependencia en los combustibles fosiles. El concepto abandona la idea de que una ciudad se mueve en coche, los elimina y reduce considerablemente la emision de combustibles fosiles y la necesidad de cubrir la ciudad de asfalto. De cierta forma pone en cuestion lo que debería de ser una ciudad, enfocandose principalmente en la sostenibilidad, tanto ambiental como social.Tiene una capacidad de 50,000 habitantes y se estima que sera centro de más de 1,000 empresas y una universidad.

Es un programa que fue creado por el departamento de Energía Solar de E.U. que reune a varios equipos conformados por estudiantes que se encargan de diseñar y construir una casa que dependa principalmente de energía solar. El programa fue muy exitoso y se expandio a Europa, Asia, Latino America y el Oriente Medio, llegando a involucrar a un total de 12,500 participantes. Uno de los objetivos más importantes de este programa es el educar a las personas y hacerles ver las diferentes posibilidades de diseño para crear formas más eficientes de hogares, y potencialmente, ciudades.

Al ser parte del movimiento, las Universidades, los organismos públicos y las empresas acceden a trabajar juntos para encontrar nuevas soluciones en lo que es un ambiente de experimentación en condiciones reales, haciendo del diseño algo innovador y algo que podría entualmente salir al mercado como una opción de vivienda más sostenible o incluso aplicando de forma creativa su forma en productos existentes.

El impulsores principales del SDE es el Ministerio de Fomento de España, a través de la Dirección General de Arquitectura, Vivienda y Suelo, con la colaboración de la Universidad Politecnica de Madrid, La UE y el Departamente de Energía de Estados Unidos, el cual comienza el programa en Estados Unidos en el 2002.Los patrocinadores incluyen Saint Gobain, Schneider Electric, Rockwool, Kommerling y FCC.

Usuario

Cultura sostenible: La nueva revoluciónMasdar, Abu Dhabi

Solar Decathlon

Existen proyectos en la actualidad que buscan, en el caso de la arquitectura, construir edificios autosuficientes, con cero consumo energetico, capaces de producir su propia energía. De esta manera se crea un sistema circular, en el cual, se estudian primero las caracteristicas del entorno en el que se construye para más adelante aprovechar estas cualidades y adaptar el diseño a ellas, creando un sistema circular de producción y consumo. Un ejemplo de este tipo de proyecto es el TNZSEB (Towards Net Zero Solar Energy Buildings).

Su objetivo principal es estudiar la energía “cero” del momento y desarrollar conforme a eso un entendimiento común, una metodología, herramientas y soluciones inovativas, mientras que al mismo tiempo documenta casos y propone demonstraciones de posibles proyectos NZEB.

Contexto InternacionalUSGBC La USGBC (United States Green Building Council) es una organización conformada de miles de organizaciones, estudiantes y voluntarios que quieren transformar la manera en la que construimos hacia un futuro más sostenible.

LEEDEs un programa de certificación verde de la USGBC para proyectos de construcción. Existen diferentes certificados que dependen de una serie de requisitos que clasifican a los proyectos dependiendo de los puntos que cumplan. Existen cuatro categorias de certificación que puede recibir un proyecto que dependen de los prerequisitos que cumplan.

La idea del proyecto es que los miembros escojan el sistema de evaluación de su propio proyecto, utilizando los creditos necesarios para guiar su diseño.

Fundada en el 2006, Solar City se ha convertido en la compañia numero uno en Estados Unidos de energía solar, con más de 10,000 empleados. Con el apoyo de grandes compañías como Google, Honda y City Bank, la compañía ha tenido la posibilidad de crear proyectos solares de billones de dolares. Esto demuestra el interes que tienen estas grandes compañías de formar parte del cambio y encontrar nuevas soluciones para la energía del futuro. Por cada megawatt de energía solar que se instala, la fundación de la empresa (Give Power Foundation) dona un sistema solar a escuelas que no tienen electricidad.

Biominesis Arquitectura Modular

Las soluciones para los problemas globales estan en la naturaleza. Esto es lo que busca la biominesis; la inspiración en la naturaleza, en sus formas y sistemas para crear diseños más sostenibles que, al igual que en ella, tomen en cuenta el medio ambiente como elemento principal para su funcionamiento. El objetivo de este concepto es crear productos que se adapten a la tierra y tengan un ciclo de vida circular, que al igual que la naturaleza, tenga la posibilidad de transformarse continuamente.

La arquitectura modular o diseño modular es una manera de subdividir sistemas en partes más pequeñas o “modulos” que pueden ser creados de manera independiente y luego utilizados de diferentes maneras al unir a más. Un sistema modular se caracteriza por su funcionalidad, formando parte de un sistema escalable, de modulos reusables, de uso riguroso con interfaces bien definidas. Se inspira en el concepto de forma-función que busca la utilidad del espacio u objeto en sus diferentes estados y que este se pueda adaptar a su espacio de manera continua.

Podemos encontrar ejemplos de modulos en la naturaleza, creando sistemas más grandes que cumplen una función o una serie de funciones dentro de su medio y esto es lo que se quiere buscar al crear diseños modulares.

ContextoProblema de la ciudadCon una población que esta creciendo rapidamente, el porcentaje que vive en zonas urbanas aumenta. En este momento, 54% de la población mundial vive en estas zonas y esta estimado a crecer 1.63% cada año. Y a pesar de que solo representen un 2% del terreno en la tierra, las ciudades consumen 75% de la energía total del mercado. La mayor parte de esta energía proviene de los combustibles fosiles, recursos no renovables que no solo tardan millones de años en formarse, sino que tambien emiten altos niveles de CO2 que contribuyen al calentamiento global. Hoy en día 17,7% de esa energía proviene de recursos renovables. El carbón, recurso no renovable, su simple combustión significa un daño a nuestro medio ambiente. Un sistema poco eficiente que no contempla el futuro como una realidad ni entiende el daño que esta causando.

En la cumbre de Paris de Noviembre del 2015, hubo un llamado alarmante a las naciones; el transcurso de las emisiones presentes muestran que vamos dirigidos a un aumento de 5C. El limite de incremento de temperatura según los científicos es de 2C por encima de la temperatura que existia en los tiempos pre-industriales. Esto significa que necesitamos encontrar soluciones más sostenibles para suplir al mundo.

Durante la crisis económica del 2008 y hasta el 2014, la factura de la luz de los hogares españoles sufrieron un incremento del 52%, duplicando a la media de la Unión Europea durante el mismo periodo. El precio del kW/h en España ha aumentado un 74,5% desde el 2007 (175,2 Euros por mW/h). El coste de producir y suministrar electricidad ha pasado a representar el 68% del recbio en el 2008 al 54% en el 2014. Esto situo a España como el cuarto país europeo con la electricidad más cara, por detrás de Irlanda, Alemania y Dinamarca. Por otro lado, es el país con la mayor cantidad de horas de sol (3.195 hrs / año).

A pesar de que verdaderamente solo 11 edificios en España se pueden llamar “sostenibles” existen varias propuestas enfocadas a viviendas que intentan ser autosuficientes en la manera en la que consumen energía y sostenibles al adaptarse a su medio en cuanto a materiales utilizados, ubicación y diseño.

Uno de los principales problemas a los que nos afrontamos se encuentra en las politicas del gobierno, el cual no permite el autoconsumo sin pagar un “peaje de respaldo” y quienes no lo paguen podran ser sancionados hasta con 60 millones de euros. Las grandes empresas continuan monopolizando la producción y distribución de la energía y algo que debería de ser un bien común (el sol es un recurso de todos) se privatisa. Según el IDAE, el consumo medio de un hogar es de 4.000 kWh al año. La calefacción representa un %15 de este numero.

42% de los hogares en España tienen un lavavajillas - electrodo méstico que gasta más energía y 90% del consumo de un lavavajillas proviene de calentar agua.

En España...

Por otro lado, solo el 2013 represento un fuerte crecimiento del sector de energía renovable subiendo un 7,5%.

Nuestra Propuesta Bocetos Iniciales

Decidimos enfocar nuestro poyecto para encontrar la solución a un problema más pequeño, que luego se puede reproducir y dar nuevas posibilidades de mejora. Se trata de un suplemento que se conecta a la red de agua de viviendas sostenibles, sirviendo como un pre-calentador de agua tanto para su uso directo como para reducir la energía que gastan los electrodomesticos en esta acción.

Vistas Desglose de Piezas

Materiales Piezas + Componentes¿Como conseguir material local?

RRR (Red de Relocalización de Recursos)

Esta es una herramienta que facilita la conexión entre lnecesidades y recursos locales para el desarrollo de proyectos sostenibles.

Optimización del Proceso de Construcción

El prototipo fue creado para que sea modular, es decir, que se pueda unir a otro sistema similar para crear un sistema más grande (y eficiente) dependiendo del contexto en el que se utilize. Es facil de desensamblar ya que esta conformado por una serie de laminas y piezas prefabricadas. Es facil de transportar y no ocupa mucho espacio. Finalmente, trabaja con un sistema muy simple que facilita su manejo y a la hora de fabricación facilita su reproducción.

Tablero Hidrofugo (USB) El material que escogimos para hacer la caja principal es un aglomerado de madera hidrofugo. Se necesitaron 5 caras de 30x11 cm, 60x11 y una de 30x60 cm. que seria la base. Escogimos usar este material d ebido a sus propiedades aislantes que hacen posible no solo que sea resistente a la humedad y el viento, sino que retiene el calor necesario para su funcionamiento. Es más resistente a la flexió y tiene menor capacidad para hincharse. Tubo de Riego (0.5 cm)Para el sistema de tubos, utilizamos 30 tubos de riego negros de 5 mm. de espesor y 27 cm. de largo. Estos luego se unirían a un tubo más grande de polietileno, el cual estaria conectado al sistema del hogar. La importancia que tienen estos tubos esta en su color absorbente al igual que su resistencia al estar expuestos a la constante presión del agua.Tubo de Polietileno (1.6 cm)Utilizamos dos tubos principales de polietileno de 1.6 cm. de espesor y 28 cm. de largo. Es un producto termoplástico, flexible, no tóxico que se descompone a una temperatura de alrededor de los 300ºC y menos denso que el agua.

Lamina de AluminioEl sistema de tubos se unió a una lamina de aluminio de 1 mm. de espesor que luego fue pintada de color negro mate. La lamina al estar en contacto con el sol se calentaría, transfiriendo esa energía a los tubos que por consiguiente calentarían el agua que corre dentro de ellos.

LanaLa lana se utilizo como un aislante en las paredes del producto. Esto junto con el hidrofugo creo un ambiente de retención de calor que ayudaría a que nuestro sistema de tubos se calentara lo suficiente para luego ser utilizado.

Spray Negro MateLa pintura con la cual pintamos tanto la caja como la lamina de aluminio fue una pintura en spray negro mate ecologica de la marca MTN. El color sirve para absorber la mayor cantidad de luz solar.

Proceso de Construcción

Durante el proceso de contstrucción nos enfrentamos a una serie de retos, principalmente por los materiales que decidimos utilizar. El hidrofugo por ejemplo, era una lamina de madera aglomerada, lo cual hacia de su ensamblaje mucho más difícil que una lamina de madera, ya que se compone de pequeñas particulas que no permiten llegar a un acabado perfecto si no se tienen las herramientas indicadas para trabajarlo.

Por otro lado los tubos de riego fueron dificiles de conseguir en las cantidades que necesitabamos.Queriamos que todo fuera material que se encontrara dentro de la ciudad para no subir la huella de carbono de nuestro producto utilizando transporte.

El prototipo cumple su función pero puede ser mejorado cambiando algunos de los materiales que lo componen, por ejemplo el hidrofugo puede ser madera laminada, lo cual nos da más posibilidades de formas y un mejor acabado.

Luego de comenzar la construcción de nuestro prototipo nos dimos cuenta de que las medidas que habíamos definido para la caja principal eran excesivamente grandes y representaban una perdida de calor ya que había más espacio vacío que calentar. Repensamos nuestro concepto y cambiamos las medidas, de esta forma nuestro producto se convertía en algo mucho más simple y ligero, facil de transportar y con posibilidades de usar como modulo para un sistema más complejo.

Imagen

SUSTAINABLE HEATING SYSTEM

Al pensar en nuestro concepto, decidimos desarrollar un logotipo que fuera muy simple, facil de reconocer y sobre todo que reflejara los ideales de nuestra propuesta. Un sistema de energía limpia como parte de un futuro más sostenible, e inspirado en la arquitectura sostenible. Un sistema circular que se adapta al medio para funcionar y que puede transformarse dependiendo del uso que se le de.

Prototipo Conclusiónes

En conclusión, luego de una rigurosa investigación nos dimos cuenta de la gravedad del problema, pero más importante que eso encontramos una gran variedad de posibilidades de abordar el problema y crear, aunque en una escala menor una mejora que puede ser aplicada y que hará un cambio, no solo en el medio ambiente, sino en las personas que todos los años luchan por pagar una factura energetica que se eleva cada vez más. El sol, un recurso infinito, nos dá la energía que necesitamos todos los días para vivir. Una energía limpia que no requiere de combustibles fosiles y que no emite ningún tipo de contaminación. En un pais como España que el sol brilla 3,195 horas al año, se deben aprovechar esas horas al cambiar la manera en la que consumimos energía.