{"id":596,"date":"2019-06-01T11:18:54","date_gmt":"2019-06-01T11:18:54","guid":{"rendered":"https:\/\/www.atecyr.org\/blog\/?p=596"},"modified":"2021-06-11T10:26:07","modified_gmt":"2021-06-11T08:26:07","slug":"sobre-el-uso-de-la-termoelectricidad-para-calefaccion-y-refrigeracion-en-edificios","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.atecyr.org\/blog\/2019\/06\/01\/sobre-el-uso-de-la-termoelectricidad-para-calefaccion-y-refrigeracion-en-edificios\/","title":{"rendered":"Sobre el uso de la termoelectricidad para calefacci\u00f3n y refrigeraci\u00f3n en edificios* por C\u00e9sar Mart\u00edn-G\u00f3mez y Amaia Zuazua-Ros"},"content":{"rendered":"\n
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C\u00e9sar Mart\u00edn-G\u00f3mez<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Investigador y profesor. Departamento de Construcci\u00f3n, Instalaciones y Estructura. Universidad de Navarra. <\/strong>(Secretario de la Junta Directiva de Atecyr Navarra-La Rioja)<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

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Amaia Zuazua-Ros<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Investigadora y profesora. Departamento de Construcci\u00f3n, Instalaciones y Estructura. Universidad de Navarra<\/strong>. <\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

*Este post est\u00e1 basado en el art\u00edculo titulado \u201cInvestigation of the thermoelectric potential for heating, cooling and ventilation in buildings: Characterization options and applications\u201d, publicado en Renewable Energy 131 (2019) 229-239 por Amaia Zuazua-Ros, C\u00e9sar Mart\u00edn-G\u00f3mez, Elia Iba\u00f1ez-Puy, Marina Vidaurre-Arbizu y Yaniv Gelbstein. https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.renene.2018.07.027 <\/strong><\/em><\/p>\n\n\n\n

Los investigadores exploran\ndesde hace tiempo estrategias para reducir el consumo de energ\u00eda en edificios\nde todo el mundo, proponiendo soluciones pasivas y optimizando sistemas\nactivos. Sin embargo, no se ha desarrollado ninguna tecnolog\u00eda realmente\ndisruptiva. Y es aqu\u00ed donde el uso de la termoelectricidad en edificios para\ncalefacci\u00f3n y refrigeraci\u00f3n se ha propuesto como una soluci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

Este post expone una\nrevisi\u00f3n sobre las posibilidades de integraci\u00f3n de la tecnolog\u00eda termoel\u00e9ctrica\n(TE) en edificios. Los resultados obtenidos de la b\u00fasqueda en la literatura\ncient\u00edfica se dividen en dos grupos principales: sistemas que est\u00e1n integrados\nen la envolvente del edificio y sistemas no integrados que operan de forma\nindependiente.<\/p>\n\n\n\n

Los resultados de la\nmayor\u00eda de los estudios muestran que aunque la tecnolog\u00eda puede proporcionar\ncondiciones de bienestar, el rendimiento de estos sistemas no es competitivo en\ncomparaci\u00f3n con los sistemas convencionales de compresi\u00f3n de vapor. Sin\nembargo, las ventajas de la termoelectricidad, como la no utilizaci\u00f3n de\nrefrigerantes o la alta durabilidad, hacen de esta tecnolog\u00eda una soluci\u00f3n\nalternativa a considerar, cuyo inter\u00e9s est\u00e1 creciendo en l\u00ednea con estudios\nrecientes como ejemplifica la bibliograf\u00eda final pues independientemente del bajo\nCOP (Coefficient of Performance<\/em>) en\ncomparaci\u00f3n con los sistemas de compresi\u00f3n de vapor, se puede demostrar el\npotencial de implantaci\u00f3n de la termoelectricidad en edificios.<\/p>\n\n\n\n

Al igual que cualquier\notro sistema de acondicionamiento higrot\u00e9rmico en edificios, el objetivo\nprincipal de un sistema TE en edificios es lograr las condiciones de bienestar\nt\u00e9rmico en interiores. La revisi\u00f3n de la literatura realizada muestra que a\u00fan\nse debe hacer un mayor desarrollo para alcanzar el ansiado bienestar t\u00e9rmico. <\/p>\n\n\n\n

Con respecto a los\nsistemas TE integrados en la envolvente del edificio, la integraci\u00f3n en la\nfachada es la opci\u00f3n m\u00e1s investigada y los estudios al respecto est\u00e1n\naumentando en los \u00faltimos a\u00f1os. El caso de la integraci\u00f3n de sistemas TE en ventanas\ndifiere, ya que durante los \u00faltimos a\u00f1os no se pudieron encontrar estudios al\nrespecto. Una de las razones podr\u00eda ser la dificultad de comercializar el\nproducto o el bajo inter\u00e9s del mercado, pero tambi\u00e9n puede atribuirse al hecho\nde que se han realizado varios estudios, pero pocos con experiencias de\nprototipos en edificios reales. Esta cuesti\u00f3n es en general traducible a todos\nlos sistemas examinados. Una de las ventajas de la integraci\u00f3n en fachada es la\ndescentralizaci\u00f3n, ya que se tratar\u00eda de un sistema sin servidumbres. Sin\nembargo, la debilidad del puente t\u00e9rmico que se produce cuando el sistema no\nfunciona a\u00fan est\u00e1 por resolver.<\/p>\n\n\n\n

Los estudios sobre\nsistemas no integrados son menos que los sistemas integrados, pero en general,\nmuestran un COP m\u00e1s alto. El uso de ventilaci\u00f3n mec\u00e1nica es necesario en\nedificios de energ\u00eda casi cero, por lo tanto, la introducci\u00f3n de la\ntermoelectricidad en sistemas de ventilaci\u00f3n se adapta a esta aplicaci\u00f3n, ya\nque la energ\u00eda consumida podr\u00eda utilizarse para el precalentamiento del aire. <\/p>\n\n\n\n

Por lo tanto, aunque la\ntecnolog\u00eda a\u00fan debe desarrollarse, las mejoras principales deben tener en\ncuenta los siguientes puntos:<\/p>\n\n\n\n

  • Con respecto\na la construcci\u00f3n y la integraci\u00f3n arquitect\u00f3nica, algunos estudios consideran\nlos par\u00e1metros que afectan la integraci\u00f3n de un sistema TE en la envolvente de\nun edificio. Conceptos tales como las p\u00e9rdidas de calor a trav\u00e9s de la fachada,\nla durabilidad, el rendimiento ac\u00fastico, la est\u00e9tica o el comportamiento de los\nelementos en caso de incendio deben analizarse m\u00e1s a fondo para implementar\neste tipo de tecnolog\u00eda en el mercado futuro.<\/li>
  • Refiri\u00e9ndose\nal rendimiento de todo el sistema, el proceso de optimizaci\u00f3n del sistema TE\nconsiste b\u00e1sicamente en encontrar el mejor punto de equilibrio entre la\ncapacidad de refrigeraci\u00f3n y el COP.<\/li>
  • La mayor\u00eda de\nlos estudios tambi\u00e9n se\u00f1alan que el comportamiento del sistema puede mejorarse\nseleccionando m\u00f3dulos TE de alto rendimiento.<\/li>
  • El sistema de\ncontrol es uno de los factores clave para un rendimiento \u00f3ptimo. En general,\nlos estudios sobre el funcionamiento y el rendimiento de los m\u00f3dulos TE se\nbasan en la temperatura de los lados fr\u00edo y caliente, sin embargo, en una\naplicaci\u00f3n de edificio, la temperatura de referencia es la temperatura ambiente\ndel espacio a climatizar. <\/li>
  • El uso de\nsistemas fotovoltaicos como fuentes de energ\u00eda, junto con muchos otros\ndispositivos el\u00e9ctricos que se utilizan com\u00fanmente en edificios residenciales,\nque requieren convertidores, plantean la cuesti\u00f3n de si una instalaci\u00f3n de\nl\u00ednea de corriente continua (CC)  en un\nhogar ser\u00e1 conveniente en el futuro, cuesti\u00f3n vital para la alimentaci\u00f3n de los\nm\u00f3dulos TE.<\/li>
  • Las\nsoluciones futuras deber\u00e1n luchar contra la inercia del mercado, transformando una\ntecnolog\u00eda ampliamente optimizada en los sectores militar, aeroespacial o de\nsalud a las correspondientes aplicaciones en el sector de la construcci\u00f3n, que\nha adoptado el uso de sistemas de compresi\u00f3n de vapor durante a\u00f1os.<\/li><\/ul>\n\n\n\n

    Finalmente, nos gustar\u00eda\npresentar cuatro consideraciones adicionales sobre el futuro de esta tecnolog\u00eda\nen edificios:<\/p>\n\n\n\n

    1. El esfuerzo por unificar la nomenclatura parece necesario. Cada\n estudio utiliza sus propios t\u00e9rminos. El papel de las sociedades\n profesionales, como la Sociedad Internacional de Termoel\u00e9ctrica, puede ser\n decisivo.<\/li>
    2. Se espera que la soluci\u00f3n final contenga un alto grado de\n prefabricaci\u00f3n \u00bfpodr\u00eda estar relacionada con la impresi\u00f3n 3D en el futuro?<\/li>
    3. Las c\u00e9lulas Peltier, al trabajar en CC, junto los sistemas\n fotovoltaicos, parecen una soluci\u00f3n potente y robusta, pero esta suma\n tambi\u00e9n requiere tener en cuenta la ubicaci\u00f3n de las bater\u00edas de\n acumulaci\u00f3n. Pero en estos momentos, y dados los COP y la potencia\n necesaria para el arranque del equipo, todav\u00eda son demasiado grandes para\n su inclusi\u00f3n directa en las fachadas.<\/li>
    4. La est\u00e9tica debe ser considerada por los usuarios finales y los\n prescriptores de la industria. Es un concepto dif\u00edcil de medir, pero es\n decisivo para el usuario final, especialmente en el caso de la vivienda.\n La mayor\u00eda de los estudios descritos se basan en la mejora del factor de\n m\u00e9rito de los materiales termoel\u00e9ctricos. Este hecho plantea el requisito\n de optimizar nuevas composiciones termoel\u00e9ctricas para las condiciones\n espec\u00edficas de temperatura y transferencia de calor aplicadas en\n construcci\u00f3n.<\/li><\/ol>\n\n\n\n

      Por \u00faltimo, debe\nrecordarse que, ciertamente, hay soluciones m\u00e1s baratas, pero ninguna que\nproporcione una durabilidad tan alta, un mantenimiento casi inexistente, la\nposibilidad de combinaci\u00f3n con sistemas fotovoltaicos y sin usar gases\nfluorados. Posiblemente este \u00faltimo punto sea el que mejor permita argumentar a\nfavor del desarrollo de la tecnolog\u00eda termoel\u00e9ctrica en un futuro pr\u00f3ximo.<\/p>\n\n\n\n

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      Prototipo de climatizaci\u00f3n Peltier aplicado a un espacio habitado (Fuente: Universidad de Navarra). <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

      10 referencias bibliogr\u00e1ficas sobre termoelectricidad en edificios<\/strong><\/p>\n\n\n\n

      T. C.\nCheng, C. H. Cheng, Z. Z. Huang, G.-C. Liao, Development of an energy-saving\nmodule via combination of solar cells and thermoelectric coolers for green\nbuilding applications, Energy 36 (2011), https:\/\/doi.org\/10.1016\/\nj.energy.2010.10.061.  <\/p>\n\n\n\n

      M. Gillott,\nL. Jiang, S. Riffat, An investigation of thermoelectric cooling devices for\nsmall-scale space conditioning applications in buildings, Int. J. Energy Res.\n34 (2010), https:\/\/doi.org\/10.1002\/er.1591. \n<\/p>\n\n\n\n

      M.\nIba\u00f1ez-Puy, J. Bermejo-Busto, C. Mart\u00edn-G\u00f3mez, M. Vidaurre-Arbizu,\nJ.A.Sacrist\u00e1n-Fern\u00e1ndez, Thermoelectric cooling heating unit performance under\nreal conditions, Appl. Energy 200\n(2017) 303e314, https:\/\/doi.org\/ 10.1016\/j.apenergy.2017.05.020. <\/p>\n\n\n\n

      M.\nIba\u00f1ez-Puy, C. Mart\u00edn-G\u00f3mez, J. Bermejo-Busto, J J.A.Sacrist\u00e1n-Fern\u00e1ndez, E.\nIba\u00f1ez- Puy, Ventilated active thermoelectric envelope (VATE): analysis of its\nenergy performance when integrated in a building, Energy Build. 158 (2018)\n1586e1592, https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.enbuild.2017.11.037.<\/p>\n\n\n\n

      K. Irshad,\nK. Habib, N. Thirumalaiswamy, B.B. Saha, Performance analysis of a\nthermoelectric air duct system for energy-efficient buildings, Energy 91\n(2015), https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.energy.2015.08.102. \u2028<\/p>\n\n\n\n

      Q. Luo, Z.\nLiu, G. Tang, Present and potential applications of thermoelectric air-\nconditioners, in: Proc. 5th Int. Symp.\nHeating, Vent. Air\nCond, Vols I II, 2007, \u2028pp. 698e703. \u2028<\/p>\n\n\n\n

      Z. Liu, L.\nZhang, G. Gong, H. Li, G. Tang, Review of solar thermoelectric cooling technologies\nfor use in zero energy buildings, Energy Build. 102 (2015),\nhttps:\/\/doi.org\/10.1016\/j.enbuild.2015.05.029. <\/p>\n\n\n\n

      L. Shen, X.\nPu, Y. Sun, J. Chen, A study on thermoelectric technology application in net\nzero energy buildings, Energy 113 (2016), https:\/\/doi.org\/\n10.1016\/j.energy.2016.07.038.  <\/p>\n\n\n\n

      J.\nSkovajsa, M. Zalesak, Thermoelectric cooling in combination with photo-\nvoltaics and thermal energy storage, in: MATEC Web Conf, vol. 125, 2017, p.\n2032, https:\/\/doi.org\/10.1051\/matecconf\/201712502032. <\/p>\n\n\n\n

      X. Xu, S.V.\nDessel, A. Messac, Study of the performance of thermoelectric modules for use\nin active building envelopes, Build. Environ. 42 (2007), https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.buildenv.2005.12.021. <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

      C\u00e9sar Mart\u00edn-G\u00f3mez Investigador y profesor. Departamento de Construcci\u00f3n, Instalaciones y Estructura. Universidad de Navarra. (Secretario de la Junta Directiva de Atecyr Navarra-La Rioja) Amaia Zuazua-Ros Investigadora y profesora. Departamento de Construcci\u00f3n, Instalaciones y Estructura....<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":1378,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":"","_vp_format_video_url":"","_vp_image_focal_point":[]},"categories":[13],"tags":[],"post_mailing_queue_ids":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.atecyr.org\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/596"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.atecyr.org\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.atecyr.org\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.atecyr.org\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.atecyr.org\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=596"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/www.atecyr.org\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/596\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2042,"href":"https:\/\/www.atecyr.org\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/596\/revisions\/2042"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.atecyr.org\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1378"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.atecyr.org\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=596"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.atecyr.org\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=596"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.atecyr.org\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=596"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}