Balance de energía en un edificio

Anteriormente explicamos las leyes de la termodinámica, remarcando su importancia en el estudio de los consumos energéticos de un edificio. Pero ¿Cómo se aplican estas leyes al balance energético en un edificio, y que repercusiones podemos extraer del mismo?

En primer lugar consideremos el edificio como un sistema termodinámico que tiene unas entradas de energía. Estas entradas de energía son, principalmente, combustibles, energía eléctrica y radiación solar.

Por otro lado, nuestro sistema tendrá unas salidas de energía. Principalmente estas pérdidas son la transferencia de calor a través de la envolvente del edificio, y pérdidas de energía por fluidos con temperatura diferente a la del ambiente, como por ejemplo pérdidas por extracción de aire de ventilación, pérdidas por calor en los gases de escape de las calderas, o pérdidas de calor por agua caliente sanitaria.

Dado que nuestro sistema es cuasi estacionario, se debe cumplir que el balance de energías sea nulo, es decir, que las entradas deben igualar a las salidas. O en otras palabras, el consumo de un edificio depende únicamente de sus pérdidas, siendo exactamente el necesario para compensarlas.

Esta consecuencia puede parecer obvia, pero merece la pena detenerse un momento en su análisis. En nuestro balance no hemos hecho mención, por ejemplo, al trabajo realizado por la energía eléctrica. Imaginemos nuestra vivienda, con un aparato consumidor de energía eléctrica, por ejemplo un horno, una bombilla, o un motor. Estos elementos realizaran su función y para ello realizarán un consumo eléctrico. Esta energía no “desaparece” del sistema, si no que termina inevitablemente convirtiéndose en calor. De esta forma, la energía empleada en el horno, la bombilla, o el motor, terminará convirtiéndose en un incremento de la temperatura de la vivienda.

Alguno de nuestros lectores podría preguntarse qué, si toda la energía termina en calor, porqué intentamos, por ejemplo, sustituir iluminación de incandescencia de 50 W por otras de mejor eficiencia que consigan la misma funcionalidad con 7W. Después de todo los otros 43W se cederán a la habitación en forma de calor, así que lo evitaremos de consumo en combustibles en el sistema de climatización.

La respuesta nos la proporciona la segunda ley de la termodinámica, y el concepto de exergia. En nuestro ejemplo, esos 43 W disponían de una alta exergía, y podrían haber sido empleados, por ejemplo, en una bomba de calor para conseguir entre 170 a 200 W térmicos.

Por tanto, el balance de energía al edificio, entendido como sistema termodinámico, nos permite obtener dos conclusiones fundamentales para cualquier medida de ahorro energético.

• En un edificio las entradas de energía del sistema deben igualar las pérdidas del mismo.
• Se debe optimizar el empleo de la exergía de las entradas energéticas del edificio.

Para disponer de un edificio eficiente es necesario que las distintas instalaciones actúen con la mayor eficiencia dentro de su propio campo de actuación, lo que permite al diseñador destinar la energía consumida por el edificio justo al punto donde se requiere, y en el momento preciso donde se requiere. De esta forma se reducen las pérdidas de energía, consiguiendo el máximo rendimiento energético del edificio.