El uso de la refrigeración en verano con los techos oscuros es un factor decisivo
Los techos frescos reflejan la energía del sol y reducen las cargas de aire acondicionado en el verano, entonces ¿los techos oscuros absorben energía en el invierno y reducen los costos de calefacción? En las regiones del norte, donde los costos de calefacción son importantes, ¿los techos oscuros pueden ser eficientes en lo que respecta a la energía? Algunos profesionales de la construcción especifican membranas oscuras absorbentes para las ciudades norteñas, como Chicago y Minneapolis, ya que creen que están reduciendo los costos de calefacción de sus clientes y disminuyendo los costos de energía todo el año. Una analogía, un tanto irónica, sería preguntar si los chicaguenses que pasean por la Michigan Avenue en invierno usan ropa oscura para mantenerse abrigados. ¿O tal vez los autos de color oscuro se venden más que los claros en la "Ciudad del Viento"? Entonces, ¿los techos oscuros ayudan a mejorar la eficiencia energética en edificios de las ciudades norteñas? Analicemos los argumentos.
Comparemos los días cálidos y los fríos
Sin dudas, hay muchos más días cálidos en las áreas norteñas que frescos. Por ejemplo:
Esto significa que la cantidad de días en que la temperatura estuvo por debajo de los 65 °F, multiplicado por la cantidad de grados que la temperatura fue inferior, fue de 9,317. Esto supera los días frescos y algunos recalcaron que, por ende, los techos oscuros son apropiados para las ciudades norteñas como Minneapolis. No obstante, sería importante analizar el costo de la refrigeración en comparación con el de la calefacción.
Costos de energía
Los datos de la Administración de Información Energética de los EE. UU. para los clientes comerciales de Minnesota en 2015 nos permiten tomar el costo de la calefacción y compararlo con la refrigeración. Suponiendo que el gas es la fuente de energía para calefaccionar:
Además, la refrigeración es menos eficiente que la calefacción. Es decir que, se podría comparar simplemente la cantidad de días fríos en comparación con cálidos para lograr un criterio.
Veredicto
La comparación de los días según los grados no permite tomar una decisión sobre la reflectividad en el techo. En otras palabras, no se pueden especificar EPDM, ni TPO/PVC en relación a la cantidad de días con temperatura cálida en comparación con los días de temperatura fría.
Costos de refrigeración vs. calefacción
Calefacción: costos de gas
Cada vez hay más abastecimiento de gas natural en los EE. UU. y los costos están relativamente estables, esto quiere decir que, por lo general, los costos de calefacción se pueden presupuestar con seguridad. Además, los servicios públicos, por lo general, cobran a los clientes comerciales un monto fijo por pie cúbico utilizado. A menudo, se aplican descuentos por volumen y los clientes más grandes pagan menos por BTU de calor que los pequeños.
Refrigeración: costos de electricidad
Hoy en día, las facturas de electricidad, en especial, para los clientes comerciales e industriales son bastante complejas. No obstante, los componentes básicos son los siguientes:
- Tarifa básica de uso: el cargo por kilovatio por hora (kWhr) de uso de electricidad.
- Por lo general, esto es común para clientes residenciales, pero no para los comerciales.
- Puede variar según el momento del año, por ejemplo, en verano comparado con el invierno.
- Tarifa por tiempo de uso: el cargo por kWhr de uso de electricidad que varía según el momento del día o del año.
- Esto se aplica cada vez más a clientes comerciales.
- La tarifa es mayor en momentos de picos de demanda, como entre las 1 y las 6 p. m. Es más baja durante períodos de poca demanda, como de 3 a 6 a. m.
- Si la tarifa varía según el momento del año, entonces las tarifas de verano podrían ser las más altas, cuando el uso del aire acondicionado es mayor.
- Cargo por demanda: el costo por kilovatio (kW) de demanda de electricidad.
- El cargo corresponde para la demanda mayor que un cliente tuvo de electricidad en cualquier momento durante un mes.
- Para poder comprender el concepto, piensa en lo rápido que gira un medidor eléctrico cuando hay muchos equipos encendidos y el aire acondicionado está funcionando a máxima potencia. Esta podría ser la situación por un breve período, de manera que el uso de la energía podría ser bajo, pero la demanda de electricidad podría ser muy alto para ese breve período.
- Se suele basar en el mayor consumo de energía que se observó en incrementos de 15 minutos durante un mes.
Todos estos componentes hacen que sea difícil predecir y presupuestar los cargos de electricidad de un edificio. Además, a diferencia del gas, los mayores niveles de uso pueden aumentar vertiginosamente el costo de la electricidad. La mayoría de los profesionales de la construcción comprenden claramente el impacto de la tarifa o tasa básica de electricidad y del tiempo de uso. Es fácil apreciar que reducir la demanda de aire acondicionado reducirá las facturas de electricidad. No obstante, esas tarifas con frecuencia representan un 50 % o menos de una factura de electricidad total con el cargo de la demanda en un 50 % o más. Si comprendes el impacto del aire acondicionado en los cargos por la demanda, se puede apreciar que los techos frescos desempeñan un papel fundamental en cómo afecta la eficiencia energética en edificios.
Cargos por demanda
Una manera simple de comprender los cargos por demanda en comparación con el uso de la electricidad es analizar un medidor eléctrico:
En un medidor residencial tradicional de la izquierda, los marcadores superiores llevan un registro del uso de electricidad acumulado. La rueda inferior muestra la demanda según la rapidez con la que gira. Un medidor pequeño o más moderno que se observa a la derecha muestra los mismos datos en forma digital.
A medida que se usa el aire acondicionado en el mes, el uso de la electricidad se acumula, lo que genera un cargo eventual en función de los kilovatios por horas. Pero, en los días más calurosos del mes, durante la tarde, cuando el sol está más alto y crea una carga térmica mayor a través del techo y las paredes, el aire acondicionado estará funcionando a la potencia máxima. Por lo tanto, la "demanda" de electricidad alcanzará su punto máximo, el cual ocasionará un cargo por kW. Incluso si el punto máximo fuera de apenas 15 minutos, ese cargo de demanda podría ser > al 50 % de la factura mensual. Analicemos un edificio de oficinas pequeño para comprenderlo mejor:
El cliente tiene un aire acondicionado de 2 toneladas que consume 7.2 kW a su potencia máxima. Cada mes, funciona a una potencia promedio del 50 % durante 10 horas por día con un cargo de electricidad de $0.090/kWh. Esto genera un cargo mensual de 10 horas x 30 días x 7.2 kW x 50 % x $0.090/kWhr = $97.20.
Pero, en un día soleado durante el mismo mes, el aire acondicionado podría funcionar a la potencia máxima durante 15 minutos, lo cual generaría un cargo por demanda de $15.00/kW. El cargo por demanda que ocasione podría ser de 7.2 kW x $15.00/kW = $108.00.
En este ejemplo, el cargo por demanda es mayor que el cargo por uso. Debido a que los techos oscuros aumentan la necesidad de aire acondicionado, no solo impulsan los costos de consumo de electricidad mensuales, sino que pueden aumentar de manera significativa los cargos por demanda también. Por otra parte, un techo fresco refleja el calor hacia afuera y permite reducir el consumo mensual y los cargos de demanda.
Veredicto
La electricidad no solo es más cara que el gas, sino que sus estructuras tarifarias son complejas. Aumentos aparentemente pequeños en el uso de electricidad pueden generar grandes costos adicionales, debido a los efectos acumulativos de las tarifas por tiempo de uso y los cargos por demanda. Los techos frescos disminuyen el uso de energía del edificio, por lo tanto, disminuyen los costos operativos. No obstante, el uso de electricidad en general suele ser de apenas el 50 % del cargo de la electricidad, y el consumo de electricidad máximo y su cargo por demanda pueden representar la otra mitad. Los techos frescos reducen el aumento de la temperatura interna en los días soleados y calurosos, por lo tanto, disminuyen la carga de los equipos de aire acondicionado.
La ubicación no importa
Como indican los siguientes datos, no importa dónde está ubicado un edificio, si se utiliza aire acondicionado, adoptar un techo fresco puede generar ahorros.
Comparemos los edificios en el norte, sur, este y oeste de los EE. UU. Las suposiciones básicas son las siguientes:
Medida: | 100,000 pies² |
Costo del uso de electricidad: | $0.090/kWhr |
Costo de la demanda eléctrica: | $15.00/kW |
Costo de gas: | $0.80/termia |
Si somos conservadores en los cálculos, suponemos un alto nivel de aislante de R-30, una eficiencia de un calefactor del 80 % y un coeficiente de aire acondicionado con un rendimiento de 3.2. Con la herramienta Calculadora de techo fresco, calculamos el impacto de pasar de un techo oscuro a una membrana reflectante en las siguientes ubicaciones:
Región | Ciudad | Ahorros |
Sur de EE. UU. | Houston, TX | $5,200/año |
Norte de EE. UU. | Minneapolis, MN | $2,600/año |
Oeste de EE. UU. | San Francisco, CA | $2,400/año |
Este de EE. UU. | Raleigh, NC | $4,100/año |
Veredicto
En las regiones cálidas y calurosas, los techos frescos ofrecen mayores ahorros de energía, no obstante, incluso en climas más moderados, hasta del norte, los techos frescos mejoran la eficiencia energética de un edificio. En los modelos, se observa que esto es así siempre que en el edificio se use gas para calefaccionar y tenga aire acondicionado.
¿Los techos frescos siempre generarán ahorros de costos reales?
Existen varios motivos por los que algunas personas podrían no recibir facturas eléctricas de menor monto después de hacer la transición a techos frescos. Por ejemplo, es posible que los costos de electricidad generales suban de un año al siguiente o que cambie la estructura tarifaria del servicio público. Además, los cambios en el uso, los equipos o los patrones operativos de un edificio podrían mejorar el consumo más bajo en general. Basta con decir que los modelos muestran que los techos frescos reducen el impacto de la energía solar en un edificio, y varios estudios de caso han demostrado una disminución en las facturas de servicios públicos. Sin embargo, cada edificio es único y debe evaluarse de manera individual.