¿Podemos Calentar Edificios Sin Quemar Combustibles Fósiles?

calefacción como ahorrar más

El mundo se está calentando, pero todavía necesitamos mantener la calefacción en edificios y hogares a temperaturas habitables todo el año. Por lo tanto, ¿Es posible reducir las emisiones mientras se mantiene el calor en nuestros hogares?

Las oscuras y chorreantes alcantarillas de Bruselas parecen un lugar poco probable para esconder algo valioso. Pero un día húmedo lo revela todo. Durante el invierno con sus lluvias, los túneles de ladrillo se convierten en toboganes subterráneos. La lluvia cae de los desagües uniéndose a las aguas residuales de lavabos, baños, duchas e inodoros en su largo viaje río abajo. El volumen de estos fluidos y su temperatura son la razón por la que los expertos en energía de la ciudad están en ella.

 

“El calor de los túneles siempre me sorprendió”, dice Olivier Broers, jefe de inversiones de la compañía de agua de la ciudad, Vivaqua. Se dio cuenta de la fuente de calor latente de la ciudad belga hace 20 años cuando trabajó en la restauración de los túneles. Recuerda los días en que había hielo y nieve en la ciudad, pero al bajar por una alcantarilla, encontraba que las alcantarillas tenían un ambiente de 12-15C. “Suficiente para empañar mis gafas”, recuerda.

La esperanza es que este calor residual que circula por debajo de las calles pueda ser reabsorbido de los túneles y ser usado para calentar las casas de la ciudad arriba.

Aprovechar el calor de un sistema de alcantarillado es sólo una forma de reducir la huella de carbono de la calefacción. Los calentadores eléctricos son tan ecológicos como su fuente de energía, mientras que los sistemas de calefacción más comunes, como las calderas de gas y las estufas de leña, siguen dependiendo de la combustión, que libera dióxido de carbono a la atmósfera, lo que contribuye al calentamiento global. La ironía es que las formas convencionales de hacer nuestros hogares seguros y habitables están haciendo que el planeta lo sea menos.

La forma convencional de hacer nuestros hogares seguros y habitables está haciendo que el planeta sea menos de estos dos.

Pero es perfectamente posible calentar edificios con muy poco o ningún combustible fósil. Desde el retorno a los antiguos materiales de construcción, hasta las fuentes de calor alternativas como los desagües y la luz solar, cada vez es más posible calentar las casas sin emitir CO2.

Nuevas Fuentes de Calor

En Bélgica, la calefacción residencial representa alrededor del 14% del total de las emisiones de gases de efecto invernadero. De ese calor, la mayor fuente de pérdida es a través de lo que pasa por el desagüe y el alcantarillado. Para tratar de recuperar esa pérdida, Broers ha desarrollado un prototipo de convertidor de calor que puede ser instalado en las propias alcantarillas.

El convertidor es un tubo de plástico lleno de agua, que se conecta a sí mismo en un estrecho zigzag conectado a una bomba de calor sobre el suelo. El zigzag se fija entonces en el fondo del túnel del alcantarillado. Cuando el túnel se llena con agua residual, pasa por encima del convertidor, calentando el agua sellada dentro de él a unos 11-13C. Esta agua calentada viaja a través del convertidor, subiendo y saliendo de la alcantarilla.

En la superficie, el convertidor se conecta a una bomba de calor. Una bomba de calor, o “refrigerador inverso”, contiene un circuito de líquido refrigerante con bajo punto de ebullición. El calor de la alcantarilla es suficiente para evaporar el refrigerante a un gas. Luego, la bomba de calor comprime este gas y le permite condensarse, liberando calor para calentar el agua a 50-70C – lo suficientemente caliente para calentar los hogares.

El sistema produce de cinco a seis veces la energía que consume

La bomba de calor todavía tiene una huella ambiental. En primer lugar, los refrigerantes utilizados en la mecánica, como en el aire acondicionado, pueden ser potentes gases de efecto invernadero si tienen fugas. Las bombas de calor siempre necesitan refrigerante por lo que hay una búsqueda continua de refrigerantes con menos potencia de gases de efecto invernadero. Una bomba de calor también necesita un pequeño aporte de electricidad. Así que, a menos que la energía provenga de una fuente renovable, el sistema no es de carbono cero.

Sin embargo, el sistema produce cinco o seis veces la energía que consume y recupera el calor que de otra manera se desperdicia. En total, estima que 20 km de tuberías de alcantarillado equipadas con convertidores podrían ahorrar 26.000 toneladas de CO2 por año. Eso equivale aproximadamente a 4.300 hogares que funcionan con calderas de gas tradicionales. Además, las alcantarillas son infraestructuras que acceden de forma natural a grandes porciones de la ciudad, esperando a ser utilizadas.

 

El sistema podría abastecer hasta el 35% de la ciudad con calor completamente renovable

 

En total, el sistema de alcantarillado de Bruselas tiene alrededor de 1.900 km de túneles. Los mapas muestran que los túneles varían en tamaño. No todos los túneles son lo suficientemente productivos como para ser utilizados para la calefacción, pero un análisis de la Universidad de Bruselas estima que el sistema podría abastecer hasta el 35% de la ciudad con calor completamente renovable.

Otras ciudades también están investigando la posibilidad de extraer el calor de sus alcantarillas. Amstetten en Austria, Glasgow en el Reino Unido y Rotterdam en los Países Bajos.

En algunos aspectos, el sistema de calefacción de alcantarillado de Bruselas es de vanguardia, pero en otros se basa en principios que tienen una historia muy larga. Se cree que los primeros sistemas de calefacción “ondol”  complejos tienen 5.000 años de antigüedad y provienen en lo que hoy es Corea del Norte.

En estos sistemas, el humo caliente se canalizaba bajo las tablas del suelo, calentando la habitación de arriba. A los romanos se les ocurrió una idea similar hace 2.000 años, llamada hipocausto. Construyeron grandes villas sobre pequeños pilares, creando espacios bajo las habitaciones. Un sistema de conductos de humo movía aire caliente para calentar los pisos desde abajo.

 

El Calor Ascendente

Tanto los ondolos como los hipocaustos distribuyen el calor de una sola fuente a través de múltiples habitaciones. Hoy en día, en el este de Londres, los arquitectos están tratando de construir lo que se puede pensar como un ondol inverso, tomando el calor de arriba y canalizándolo hacia abajo.

A orillas de Limehouse Cut, uno de los canales más antiguos de Londres, nuevos bloques de viviendas se sitúan junto a los almacenes. El canal se utilizó una vez para el transporte de residuos, una gran porción era la enorme cantidad de ceniza de carbón de la calefacción de los hogares. Aunque el carbón, sus emisiones y sus residuos han desaparecido en gran medida de esta zona, la mayoría de estos hogares todavía dependen de métodos de calefacción que emiten dióxido de carbono (calderas de gas) responsables de la mayor parte de las emisiones de CO2 de la calefacción residencial en el Reino Unido.

Sin embargo, escondida entre estos bloques de viviendas de los años 60, hay una novedad en materia de calefacción. El grupo Southern Housing Group, un estudio de arquitectura sostenible seleccionó un hogar para probar la adaptación del hogar con capacidades energéticas futuristas.

Sin chimeneas ni radiadores a la vista, la única señal del sistema de calefacción de alta tecnología es un respiradero del tamaño de una mano en la parte superior de la pared de cada habitación. El corazón de la actividad, un ventilador de calor, está en el desván.

Los tubos sobresalen de la caja, como un pulpo, y se doblan hacia abajo a través de los pisos y paredes de abajo

 

El ventilador ocupa casi el mismo espacio que un lavavajillas. Los tubos sobresalen de la caja, como un pulpo, y se doblan hacia abajo a través de los pisos y paredes de abajo, excepto dos, que están conectados al techo. El ventilador funciona extrayendo el aire caliente que sube por los conductos de los baños y la cocina aprovechando su calor para calentar el aire fresco que se extrae del exterior. Este aire fresco calentado es entonces circulado hacia abajo en las salas de estar y los dormitorios de abajo.

Bajo las vigas, se ven filtros que se utilizan para purificar el aire que entra desde el exterior. Gracias al aire contaminado de la ciudad de Londres los filtros deben ser cambiados cada tres meses.

Antes de que se instalará el aislamiento, la casa era fría y difícil de calentar. “Solíamos tener condensación en todas las ventanas porque eran de un solo cristal”, dice el propietario de la casa. La diferencia más inmediata fue cuando entraron las ventanas de triple acristalamiento.

 

Un elemento clave para reducir la huella de carbono de una casa es retener el calor en lugar de simplemente crear más.

 

“Hay que esforzarse tanto en el aislamiento como en la fuente de calor”, dice el arquitecto que dirigió la renovación. “No tiene sentido instalar una fuente de calor más respetuosa con el carbono si el calor se pierde a través de las paredes y ventanas.”

 

Trampa al Sol

 

calefacción solar En el invierno del norte de Europa, se podría pensar que la luz solar no tiene mucho que aportar a la calefacción. Pero con una cuidadosa adaptación de los edificios, puede. La elección de los paneles solares térmicos no es lo suficientemente potente para los grandes edificios. Pueden funcionar para generar calor a un baño individual, pero un suministro de calor a gran escala necesita más espacio del que normalmente está disponible.

El problema del espacio se agrava cuando los edificios tienen más de seis pisos de altura. Estos tienen una demanda de energía más alta sobre una huella más pequeña para los paneles solares.

Para evitar esto, los arquitectos y expertos en energía han estado experimentando con la idea de las ganancias solares. Un edificio de apartamentos de siete pisos en el frondoso barrio de Walouwe, en Bruselas, es uno de los ejemplos más recientes. Cuando se mejoró en 2018, se le dio una superposición de impresionantes balcones de madera, que se unen a las paredes en curiosos ángulos agudos.

Estas formas inclinadas permiten que los rayos de luz se coloquen debajo de ellas cuando el sol está bajo en el cielo durante el invierno, pero también proporcionan sombra en el verano.
Es una trampa solar, que puede significar la diferencia de unos pocos grados de más durante los meses más fríos, y grados no deseados durante los más cálidos.

Pero estas instalaciones pueden ser un desafío para los edificios más antiguos. Este fue el caso de la reconocida antigua cervecería del canal de Bruselas. Debido a que está catalogado como un edificio de importancia cultural, los arquitectos tuvieron que colocar una caparazón de ganancia solar dentro de los muros. Esta estructura de 30 cm de espesor manipula la luz solar dentro del edificio con persianas que se levantan en invierno, para dejar entrar tanto calor de la luz solar como sea posible. Ya sea un edificio antiguo o nuevo, no hay excusas para no alcanzar estos estándares de energía.

Por supuesto, la altura del sol en el cielo varía en todo el mundo. Los ángulos de sombra de una casa en las altas latitudes de Suecia, por ejemplo, son diferentes de los de una casa en un país más cercano al Ecuador. Cada edificio necesita ángulos hechos a medida para su posición. Por suerte, los software utilizados han facilitado los cálculos de las ganancias solares, optimizando las formas en las coordenadas particulares de cada edificio.

 

En Bruselas, los Edificios que Buscan el Sol se están Volviendo Omnipresentes

calefaccion sin electricidadHace cinco años, la ciudad aprobó la primera ley de casas pasivas del mundo que significaba que todos los edificios nuevos y las remodelaciones deben ser construidos con altos estándares de eficiencia energética. Desde entonces, Bruselas se ha convertido en la capital de la arquitectura de casas pasivas. 

Siguiendo el ejemplo de Bruselas, Luxemburgo aprobó una ley similar en 2017. Otras ciudades, como Vancouver, en Canadá, también están buscando una arquitectura pasiva para sus edificios y así poder reducir sus emisiones.

Cuando se trata de las transiciones hacia el carbono cero, la calefacción es un objetivo prometedor. La tecnología podría hacer que la energía entrante sea más renovable y menos derrochadora.

En lugar de enfrentar nuestros sistemas de calefacción con el medio ambiente, pueden ser rediseñados para aprovecharlo al máximo.

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