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Diagnóstico energético y propuesta de mejoramiento de la eficiencia energética de un edificio existente

Rojas Clavijo, Diana María (2016) Diagnóstico energético y propuesta de mejoramiento de la eficiencia energética de un edificio existente. Maestría thesis, Universidad Nacional de Colombia-Sede Bogotá.

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Resumen

El consumo de energía por parte de los edificios es una de las principales fuentes de gases de efecto invernadero en el mundo. Gran parte del consumo energético de los edificios se lleva a cabo durante su etapa de operación, por lo que implementar medidas que reduzcan el consumo energético en esta etapa, es crucial para la conservación de los recursos y la mitigación del cambio climático. En este proyecto se desarrolló un diagnóstico energético en el Edificio Principal del Banco de la República. Dicho edificio fue construido en 1958 en la ciudad de Bogotá – Colombia, considerado patrimonio arquitectónico para la ciudad y este edificio cuenta con un diseño particular de alta seguridad. Inicialmente en el edificio funcionaba la antigua tesorería de Colombia, pero ahora se realizan actividades administrativas cruciales para el desarrollo económico del país. Inicialmente, en este proyecto se estimó la huella de carbono del edificio, para lo cual fue necesario el cálculo de los factores de emisión mes a mes desde septiembre del 2012 hasta abril del 2016. Para la evaluación energética del edificio se realizó una búsqueda bibliográfica mediante la cual se identificaron las metodologías disponibles en el mundo para realizar diagnósticos energéticos en edificios. Se seleccionaron, adaptaron e implementaron las metodologías más adecuadas para las condiciones locales. Conforme lo anterior, se realizó la fase operativa de una auditoría energética, en la cual se realizó un inventario de todos los dispositivos que consumen energía eléctrica en el edificio, se calculó su consumo energético nominal y se clasificó la información en 8 categorías: iluminación, equipos de oficina, equipos de acondicionamiento centralizado y localizado, entre otras. Se identificaron las dos categorías con mayor consumo y a éstas se les realizó una evaluación económica para determinar la viabilidad económica de sustituir los dispositivos más consumidores por tecnologías más eficientes. Adicionalmente, en el levantamiento en campo se realizaron mediciones de temperatura en todos los ambientes interiores del edificio, también se midió el nivel de iluminación, lo que permitió evaluar el confort visual y térmico de los usuarios en todos los espacios y verificar la eficiencia energética del sistema de iluminación. Finalmente, se realizó un diagnóstico energético a los equipos que representan el mayor consumo nominal. Este diagnóstico se realizó tomando como referencia los documentos propuestos por la UPME para el diagnóstico de equipos en la industria. Se realizaron mediciones de consumo reales a cerca de 60 dispositivos y se compararon estos valores con sus consumos nominales. Los resultados del cálculo de la huella de carbono del edificio indican que hay una relación clara entre las emisiones generadas por el consumo de energía del edificio y el comportamiento climático en el país. Se observa claramente el incremento de la huella de carbono durante el fenómeno de El Niño que se presentó a finales del 2015 y principios de 2016. En esta época la generación hidroeléctrica cayó significativamente y la generación por termoeléctricas aumento debido a la escasez de agua. Por otro lado, el inventario detallado de dispositivos que consumen energía al interior del edificio y sus consumos nominales identificó y evaluó cerca de 20 mil dispositivos presentes en el edificio, el inventario indica que las categorías iluminación y equipos de oficina consumen cerca del 48% del total de la energía que se consume en el edificio. En estas dos categorías se identifican oportunidades importantes para reducir los consumos de energía. Se realizó una evaluación económica para determinar la viabilidad de remplazar las bombillas actuales por bombillas LED. También, se evaluó la viabilidad de remplazar los equipos de cómputo actuales por equipos más eficientes. Esta evaluación permitió determinar que la inversión necesaria para remplazar las bombillas se recuperaría entre 2 y 5 años, mientras que la inversión en equipos de cómputo se recuperaría después de 5 años. Las mediciones localizadas de temperatura indican que en algunos espacios las temperaturas ambientales están por encima de los valores recomendados, los niveles de iluminación son también deficientes en algunos espacios. La medición de consumos energéticos reales indica que en algunos casos el consumo nominal esta subestimado. Finalmente, hasta donde se conoce el día de hoy, este es el primer diagnóstico detallado de consumos de energía en un edificio en Colombia y los resultados presentados en este trabajo de investigación permiten tener un primer panorama general de este edificio e identificar las oportunidades de mejora y las evaluaciones adicionales requeridas para mejorar el desempeño energético de los edificios., Abstract. Energy consumption in buildings is one of the main sources of greenhouse gases in the world. Much of the energy consumption of buildings is carried out during operation stage, so implementing measures to reduce energy consumption at this stage is crucial for the conservation of resources and for the climate change mitigation. In this project an energy diagnosis was developed in the Main Building of the Bank of the Republic, which was built in 1958 in the city of Bogota – Colombia. It is considered architectural heritage for the city, this building has a particular design of high security. Initially, the Colombia Treasury Department operated there, but now crucial administrative activities for economic development of the country are performed there. In this project the carbon footprint of the building was estimated, for which it was necessary to calculate emission factors every month from September 2012 to April 2016. For the energy assessment of the building a literature review was carried out to identify the methodologies available in the world to perform energy diagnosis in buildings. The most appropriate methodologies for local conditions were selected, adapted and implemented. According to this, the operational phase of an energy audit was done, moreover an inventory of all devices that consume electricity in the building was done, its nominal energy consumption was calculated and the information was classified in 8 categories: lighting, office equipment, packaging equipment centralized and localized, among others. Two categories with the highest consumption were identified and these underwent an economic evaluation to determine the economic feasibility of replacing the more energy consumers with more efficient technologies. Additionally, in the field survey temperature measurements were performed inside the building, the lighting level was also measured to evaluate the visual and thermal comfort of users in all areas and verify energy efficiency of the lighting system. Finally, an energy assessment to equipment with highest nominal consumption was made. This diagnosis was made taking as reference documents proposed by the UPME for equipment diagnosis in the industry. Actual consumption measurements were performed at about 60 devices and these values were compared with their nominal consumption. The results of calculating the carbon footprint of the building indicate that there is a clear link between emissions generated by energy consumption of the building and climate behavior in the country. Increasing carbon footprint is clearly observed during “El niño” phenomenon, which was presented at the end of 2015 and at the beginning of 2016. At this time dropped significantly hydroelectric generation and generation by thermal power increased due to water shortages. On the other hand, the detailed inventory of devices that consume energy inside the building and its nominal consumption identified and evaluated about 20 thousand devices in the building, the inventory indicates that lighting and office equipment categories consume about 48% of total energy consumed in the building. In these two categories are identified important opportunities to reduce energy consumption. An economic evaluation was conducted to determine the feasibility of replacing the current bulbs with LED bulbs. Also it was assessed the feasibility of replacing current computer equipment with more efficient equipment. This evaluation found that the investment needed to replace the bulbs may be recovered between 2 and 5 years while investment in computer equipment may be recovered after 5 years. Localized temperature measurements indicate that in some areas the ambient temperatures are above the recommended, lighting levels are also deficient in some areas. The actual energy consumption measurement indicates that in some cases the nominal consumption is overestimated. Finally and as far as it is known, this is the first detailed analysis of energy consumption in a building in Colombia diagnosis, the results presented here allow to have a first overview of this building and identify opportunities for improvement and additional assessments required to improve energy performance of the buildings

Tipo de documento:Tesis/trabajos de grado - Thesis (Maestría)
Colaborador / Asesor:Belalcázar Cerón, Luís Carlos
Información adicional:Magister en Ingeniería Ambiental. Línea de Investigación: Nuevas Tecnologías y Diseños
Palabras clave:Eficiencia energética, Edificios de oficinas, Huella de carbono, Factores de emisión, Inventario de consumo, Diagnóstico energético, Análisis económico, Energy efficiency, Office buildings, Carbon footprint, Emission factors, Inventory consumption, Economic analysis, Energy assessment
Temática:6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology > 62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering
6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology > 69 Construcción / Building & construction
Unidad administrativa:Sede Bogotá > Facultad de Ingeniería > Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
Código ID:55681
Enviado por : Diana María Rojas Clavijo
Enviado el día :30 Enero 2017 13:53
Ultima modificación:30 Enero 2017 13:53
Ultima modificación:30 Enero 2017 13:53
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