Behind the Curtain
Equipamiento técnico del edificio
El equipamiento técnico de la casa „Counter Entropy“ está concebido de una manera que hace posible que la casa se adapte perfectamente a las condiciones climáticas tanto en Madrid como en Aquisgrán. Otro aspecto importante en el desarollo del concepto del equipamiento técnico es alcanzar estándares de una casa de "energía cero". Además se prestó atención en utilizar un mínimo de recursos.
El tejado grande con una superficie de 144m2 ofrece unas excelentes condiciones para alcanzar estos objetivos. Por una parte ensombrece grandes partes de la fachada y por otra parte ofrece la mayor superficie posible para la instalación de fotovoltaica y colectores solares que está permitida en esta competición. El sol es la única fuente energética que está a disposición en este concurso. La instalación de fotovoltaica pruduce la corriente que se necesita en la casa y da la posibilidad de usar la refrigeración por radiación nocturna.
Durante la competición en Madrid la temperatura debe de encontrarse entre 23 y 25°C. Para conseguir estas temperaturas serán instalados varios sistemas para regular la temperatura. El primer sistema es el techo frío el cual se alimenta del depósito que se refrigera por la noche. A través del techo frío se bombea una dispersión de material de cambio de fase. El segundo sistema para la refrigeración del edificio es el equipo de aire acondicionado, que enfría el aire por medio de refrigeración evaporativa adiabática. Además es posible regular directamente la humedad a través de una deshumidificación por sorción.
La instalación de colectores solares, que alimenta el depósito de agua caliente, también suministra la energía necesaria para la regeneración del agua salina. Al contrario de una instalación frigorífica de compresión convencional con propulsión (solar) eléctrica, en la casa „Counter Entropy“ se puede renunciar casi por completo a la corriente eléctrica para regular la temperatura. Ésta se limite a los ventiladores y las bombas que se necesitan en la instalación. Con depósitos de agua caliente, agua fría y agua salina se pueden acumular y usar las diferentes formas de energía en el momento óptimo. Eso significa la eficiencia mayor posible.
Un componente esencial del equipamiento técnico es la automatización del edifico, la cual posibilita el control central y la administración de los equipos y las maquinas. Al mismo tiempo el usuario puede consultar a toda hora el balance energético actual. Por lo tanto el habitante dispone de un sistema con el cual puede comunicar y el cual le ayuda reducir su consumo energético.
Fotovoltaica
La mayor parte del tejado (92m) está cubierta de módulos fotovoltaicos. Instalaciones fotovoltaicas transforman la energía solar en corriente eléctrica. Ya que el equipo „Counter Entropy“ se emplea por técnica sostenible se utilizan módulos de capa fina. Éstas tienen un rendimiento peor, eso significa que con la misma radiación solar producen menos corriente que células cristalinas convencionales, sin embargo su producción es bastante más ecológica. Observando el balance energético total, es decir la relación de la energía de fabricación por la ganancia (corriente producida), el resultado de los módulos de capa fina es mejor. La corriente producida por la instalación fotovoltaica es autosuficiente para alimentar la casa durante el día.
Con un rendimiento de un 9,1% y una potencia instalada de 6.75kWp los módulos de capa fina obtienen una ganancia anual de 8886.6 kWh en Madrid, así como 5451.3 kWh en Aquisgrán.
Durante el concurso una red de corriente será alimentada con la electricidad sobrante. Alternativamente se puede usar para cargar acumuladores, por ejemplo para coches eléctricos, y así acumularla.
Equipo de aire acondicionado y ciclo de sorción
Para percibir el clima en una habitación como agradable es necesario que la temperatura y la humedad del aire se mantengan en un cierto margen. Para poder realizar esto se ultiliza un equipo de aire acondicionado con un ciclo de sorción integrado. En éste el aire exterior es aspirado y, si es necesario, enfriado y humedecido o deshumedecido. El aire es humedecido con agua que se salpica a la corriente de aire. La deshumidificación sucede en el sistema de absorción. En ese caso el aire exterior fluye sobre una solución salina especial, que tiene la característica de absorber y ligar agua. Cuando el agua salina está saturada y no puede absorber mas agua de la corriente de aire, fluye a la unidad de desorción. Allí con ayuda de calor procedente de los colectores solares el agua se vaporiza y la solución salina se puede utilizar de nuevo para la absorción.
Para enfriar se salpica con agua el aire viciado y el agua se evapora. Ésta viene del depósito de agua de lluvia. Por el cambio de fase, en este caso de líquido a gaseoso, coge el agua salpicada energía del aire y la temperatura baja. Este principio se llama refrigeración evaporativa.
El aire fresco se pasa en el intercambiador de calor por el aire viciado, humedecido y refrescado. Eso provoca que el aire fresco se enfrie. De esta manera con el equipo de aire acondicionado se puede climatizar la casa independiente del tiempo que haga. La casa se calienta con un depósito de agua caliente que se alimenta de los colectores solares.
Por el uso eficiente de la sorción y del calor acumulado en el agua necesita el equipo de aire acondicionado poca corriente y se ajusta muy bien al concepto de Counter Entropy.
So kann mithilfe der Sorptionsklimaanlage unabhängig vom Wetter das gewünschte Raumklima eingestellt werden. Geheizt wird das Haus über den Warmwasserspeicher der von den Solarkollektoren gespeist wird.
Durch die geschickte Nutzung der Sorption und der im Wasser gespeicherten Wärme braucht das Klimagerät wenig Strom und fügt sich damit hervorragend in das Counter Entropy Konzept ein.
Nächtliche Starhlungskühlung
Neben der Sorptionsklimaanlage besteht die Möglichkeit, das Haus mithilfe der Kühldecke zu kühlen. Durch Rohre in der Hausdecke wird eine PCM-Dispersion gepumpt und nimmt Wärme aus dem Raum auf. Die so erwärmte Dispersion wird in einem Tank gesammelt und nachts wieder abgekühlt. Hierzu wird Wasser auf die Photovoltaikzellen gesprüht, sodass es mit dem Nachthimmel im Strahlungsaustausch steht. Das Wasser gibt seine Wärme über Wärmestrahlung an den Himmel ab und kann so auf niedrigere Temperaturen als die umgebende Luft abkühlen. Über einen Wärmetauscher entzieht das Strahlungskühlungswasser so dem Dispersionstank die Wärme. Am nächsten Morgen ist der Tank wieder mit kalter Dispersion gefüllt um die Kühldecke zu speisen.
Der Effekt der nächtlichen Strahlungskühlung ist am besten bekannt, wenn im Herbst Autoscheiben oder Straßen zufrieren obwohl die Außentemperatur noch über 0°C liegt. Über den Strahlungsaustausch mit dem klaren Nachthimmel wird auch hier ein Wärmestrom senkrecht „schauenden“ Oberflächen übertragen und diese unter die Lufttemperatur abgekühlt.
Dispersión de material de cambio de fase
Como fluido de transporte de calor para el techo frío se usa una dispersión de material de cambio de fase. Es una mezcla de agua y parafina, que en esta composición representa un acumulador de calor latente bombeable. Un acumulador de calor latente es un medio que acumula calor con una temperatura constante. Cada materia posee esta característica durante su cambio de fase (material de cambio de fase - phase change material = PCM), o sea de sólido a líquido y de líquido a gaseoso. En nuestra dispersión se encuentra parafina, una substancia parecida a la cera, que tiene su cambio de fase de sólido a líquido alrededor de 20°C. En este cambio de fase se encuentra mucha energía que se puede usar para la refrigeración del edificio. El agua pura no tiene cambio de fase cerca de los 20°C. En comparación con agua se puede aumentar la capacidad de acumular calor de la dispersión añadiendo parafina. Un litro de dispersión puede absorber bastante más calor que agua pura. Por el uso de este material bombeable se puede ahorrar energía para bombas en un edificio, ya que con un volumen más pequeño se puede transportar más calor.
Hasta ahora los acumuladores de calor latente se usan como módulos estáticos, por ejemplo laminados en la tabiquería seca. La dispersión ofrece la ventaja que se pueda regular el sistema. Eso significa que se puede aumentar o disminuir la potencia de refrigeración a través de un flujo volumétrico variable en un sistema de refrigeración superficial parecido a un suelo radiante.
Incluso hemos logrado reutilizar este material de alta tecnología. La materia prima de la parafina para la dispersión la pudimos obtener de las existencias de investigación de una empresa especializada en técnica de climatización. El „Frauenhofer Institut UMSICHT“ en Oberhausen se encarga de la produción de la dispersión. Este instituto se dedica a la investigación pura en este sector.
Persona de conacto
Hendrik Leiwe