MANUAL DEL USUARIO. Jordi Pascual - Damien Tavan / AIGUASOL / Noviembre 2011.

Transcripción

1 1/21 CertCHP: Herramienta de certificación energética de edificio con sistemas de microcogeneración MANUAL DEL USUARIO Jordi Pascual - Damien Tavan / AIGUASOL / Noviembre Introducción. El presente manual tiene como principal objetivo describir el uso de la herramienta informática de certificación energética de edificios con sistemas de micro-cogeneración. Dicha herramienta nace de una colaboración entre Cogen España y Aiguasol, empresa con una dilatada experiencia en desarrollo de metodologías de cálculos en el ámbito de las instalaciones energéticas para edificios. El corazón de esta herramienta funciona con el motor de cálculo TRNSYS que permite estimar, con precisión de detalle, los parámetros energéticos de cualquier instalación de cogeneración basada en motor o turbina, y acoplada a un edificio. Gracias a esta herramienta, es por fin posible obtener, de manera fácil y sencilla, la calificación energética de un edificio, de vivienda y/o pequeño terciario, equipado con un sistema de cogeneración para cubrir las demandas de ACS y calefacción. El programa está pensado para acoplarse con la metodología simplificada CE2 (aunque existe la posibilidad de acoplarlo también con otras metodologías), y con la metodología general a través del postcalener. En ambos casos el usuario deberá proceder con las herramientas mencionadas y, previo uso de la herramienta CertCHP y tal como se explica en el presente manual de uso, sustituir ciertos valores en las mismas para obtener la certificación final con estas. El programa genera automáticamente una ficha justificativa de la eficiencia del sistema de cogeneración calculado, y que se podrá añadir al informe de calificación energética.

2 2/ Esquema general de la certificación con la herramienta CertCHP La herramienta CertCHP es un módulo de cálculo que se acopla a las herramientas oficiales de certificación energética de edificios y permite cualificar edificios con sistemas de cogeneración. En este sentido, como prerrequisito el usuario debe utilizar uno de los programas de referencia (CE2 para la metodología simplificada, y CALENER VyP y postcalener para la metodología general), y por lo tanto tener los conocimientos adecuados para su manejo. Una vez introducidos los datos de su proyecto en uno de los programas de referencia, este mismo le proporcionara los datos de entrada que requiere la herramienta CertCHP. Finalmente, los resultados de los cálculos hecho por la herramienta CertCHP se introducirán directamente en la herramienta de referencia de forma a obtener la cualificación final incluyendo el sistema de cogeneración. Dicho procedimiento puede esquematizarse, de forma general, según: Paso 1 Metodología Simplificada (CE2) Entrada del proyecto en hoja Excel CE2 Metodología General (CALENER VyP + postcalener) Entrada del proyecto en CALENER VyP, Simulación y extracción de datos horarios con el postcalener Definición del sistema de cogeneración en CertCHP y caracterización de la demanda térmica del edificio en base a datos provenientes del CE2 o del CALENER VyP Paso 2 Introducción de resultados de cálculo en hoja CE2 y calificación final Introducción de resultados de cálculo en postcalener y calificación final Paso 3

3 3/21 2. Requisitos previos e instalación 2.1. Requisitos previos La herramienta de certificación de equipos de micro-cogeneración se apoya en las metodologías existentes de certificación energética simplificada y general. En este sentido, como prerrequisito al uso de la herramienta es necesario disponer de un conocimiento adecuado de las herramientas oficiales de certificación energética simplificada y general. A continuación se detallan las herramientas que el usuario necesita tener a su disposición para poder certificar un edificio equipado con un sistema de micro-cogeneración. Opción Simplificada: Hoja Excel de la metodología simplificada CE2, modificada para poder funcionar con la herramienta CertCHP En la página de descarga de la presente herramienta se pueden encontrar instrucciones acerca de cómo obtener la versión adecuada de la hoja Excel de la metodología CE2 que funciona con CertCHP. Opción General: Programa CALENER VyP Programa postcalener Ambos programas se pueden descargar directamente de la página del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio relativa a la certificación energética de edificios DocumentosReconocidos.aspx 2.2. Instalación del programa y primeros pasos La instalación de la herramienta de certificación de equipos de micro-cogeneración es muy sencilla y se realiza mediante la ejecución del fichero SetUpCertCHP.exe que el usuario habrá descargado de la pagina web del Ministerio de Industria par documentos reconocidos. Una vez instalado el programa, aparecerá un icono CertCHP tanto en el escritorio como en la lista de programas del Inicia de Windows. Para ejecutar el programa, solo hay que hacer doble clic en el icono CertCHP. Primero aparece un splash screen con el nombre del programa, y los logos de las organizaciones cofinanciadoras. Después de unos segundos, aparecerá la ventana de trabajo de la herramienta. A partir de aquí, el usuario podrá elegir arriba de la ventana entre la Opción Simplificada (con CE2) y la Opción General (con CALENER VyP) para cualificar su proyecto de cogeneración.

4 4/21 3. Certificación con la opción simplificada Se presentan a continuación las distintas características de la herramienta cuando se usa en el contexto de la metodología simplificada de certificación (es decir, con el CE2), y se explican las funciones y el uso de los campos y opciones que componen este interfaz. Importante La entrada de datos en la herramienta CE2 debe realizarse siguiendo el diseño del edificio en cuestión, e independientemente del uso de la herramienta CertCHP Primer paso Entrada de datos Datos generales del proyecto Estos corresponden a los datos que caracterizan el nombre y la zona climática donde se encuentra ubicado el edificio. Nombre del proyecto: Fijar aquí el nombre del proyecto, idealmente el mismo que el usuario haya introducido en el CE2 Provincia: Se deberá elegir la provincia que corresponda Municipio: Según el municipio elegido, se cargara automáticamente el campo de zona climática de HE-1. Esto determinara también los parámetros de referencia para la generación de las demandas de ACS y calefacción que servirán de base a la simulación energética del sistema.

5 5/21 Zona HE-1: En el caso de que el proyecto se ubique en un municipio no listado, el usuario debe elegir el municipio más cercano. En el caso de que exista una diferencia de altitud entre ambos municipios y que eso suponga un cambio de zona climática de referencia, el usuario tiene la posibilidad de desbloquear el campo Zona HE-1 haciendo clic en la casilla al lado de Cambiar zona, para así poder seleccionar la zona climática entre las posibles listadas Datos generales del edificio Los datos de este grupo se extraen de la metodología CE2, y corresponden a la definición general del edificio. Estos datos son los que se utilizan para sintetizar las demandas de calefacción y ACS que servirán de base para el cálculo mediante simulación dinámica del rendimiento medio estacional equivalente de la instalación. Importante La herramienta aplica a casos en los que el equipo de microcogeneración substituye a una instalación de energía solar térmica. En este sentido, en la simulación dinámica el equipo de cogeneración trabajara contra la demanda total de ACS calculada. Tipo de edificio: Igual que en el CE2, se puede elegir entre Unifamiliar (para vivienda unifamiliar) y Bloque (para bloque de viviendas) Consumo especifico diario de ACS: En función del tipo de edificio escogido, en esta casilla se especifica el consumo diario en litros por metro cuadrado de ACS a 60ºC. Este valor es igual al valor considerado en el CALENER, tanto para vivienda unifamiliar como para vivienda en bloque.

6 6/21 Superficie útil calefactada: se tiene que indicar la superficie útil calefactada en metros cuadrados, tal y como ha estado definida en el apartado D4.1 de la metodología CE2 (Pestaña D PARTIDA). IEE de demanda de calefacción: se obtiene de la partida 5 de la ficha FDC (Pestaña IEE Dem.Cal) Datos del sistema de cogeneración Una vez establecidos los parámetros que han de marcar la demanda del edificio objeto de certificación, el usuario debe introducir los datos de su sistema de cogeneración.

7 Combustible: Se refiere al combustible del sistema de microcogeneración. El desplegable permite escoger entre gas natural y propano. Equipo: Se selecciona automáticamente la única opción disponible ( Genérico ) que permite utilizar las correlaciones validadas por el documento reconocido para definir las características del equipo de cogeneración. En otra versión de la herramienta (descargable desde la pagina web de COGEN España) se permite seleccionar algunas de las soluciones de mercado y así llevar a cabo la certificación teniendo en cuenta los rendimientos reales de los equipos listados. El resultado de la cualificación se puede luego presentar como Documento Singular ante cualquier comunidad autónoma. Potencia eléctrica: Al seleccionar la opción Genérica en el desplegable de equipo, es necesario entrar la potencia eléctrica unitaria del equipo. Se debe considerar que la herramienta funciona con equipos de cogeneración cuya potencia eléctrica es igual o inferior a 50 kwe, por ser esta la definición de sistemas que pertenecen a la categoría de microcogeneración. Número de equipos: En este desplegable el usuario puede escoger el número de equipos de microcogeneración de la instalación. La herramienta permite calcular sistemas que cuenten entre 1 y 4 equipos de microcogeneración. Recuperación de condensados: Si se selecciona esta casilla, se tendrá en cuenta el beneficio térmico asociado al uso de un recuperador de condensados situado en la salida de humos del equipo. Volumen de acumulación de inercia: En esta casilla se debe introducir el volumen de acumulación de inercia de la instalación (el volumen de acumulación acoplado directamente al equipo) en metros cúbicos (m3). Volumen de acumulación de ACS: Si resulta que el sistema proyectado está configurado de tal forma que la acumulación de ACS contribuye a aportar más inercia al sistema de microcogeneración, se puede tener en cuenta la acumulación de ACS como parte del volumen de acumulación de inercia. Para tenerlo en cuenta es necesario hacer clic en la casilla al lado de la acumulación de ACS aporta inercia al sistema. Directamente aparece una nueva casilla en la que se introduce el volumen de acumulación de ACS en metros cúbicos (m3). Importante Existe un límite inferior al volumen de acumulación, de manera que solo se podrán introducir valores en los que la relación entre volumen de acumulación total y potencia eléctrica total sea igual o superior a 0.1 m3/kw. 7/21

8 8/ Datos del sistema auxiliar En este último paso de entrada de datos de cálculo, es necesario introducir las características del sistema auxiliar. Dichos valores deberán coincidir con lo definido en la herramienta de la metodología CE2, según los apartados D4.1 y D4.3. Rendimiento nominal: El rendimiento nominal de la caldera de apoyo. Tipo de sistema: El tipo de caldera de apoyo. Por coherencia con el CALENER y la metodología CE2, se puede escoger entre caldera convencional, de baja temperatura o de condensación. Tipo de combustible: La lista de combustibles para caldera de apoyo queda limitada a Gas natural, gasóleo y propano

9 9/ Segundo paso Cálculo del rendimiento estacional equivalente Una vez definidos todos los datos de entrada, se puede iniciar la simulación que dará como resultado un rendimiento estacional equivalente que luego se podrá introducir en la metodología CE2 con el fin de obtener la calificación energética del edificio objeto de estudio. Para ello, solo hace falta hacer clic en el botón Calcular situado abajo a la derecha de la ventana. A continuación, se abre la ventana de cálculo en progreso, y empieza el proceso de cálculo. Cuando se acaba dicho proceso de cálculo, aparece el mensaje de cálculos completados, y hace falta hacer clic en Continue para seguir con la generación del informe de resultados. Finalmente, aparece el informe de resultados en forma de un documento PDF. Dicho informe, que se puede imprimir y/o guardar, contiene todos los datos más relevantes del proyecto, tanto a nivel de la definición del caso, como del resultado final obtenido.

10 10/21 De este informe de resultados, el dato más relevante es el Rendimiento medio estacional equivalente que aparece en la última línea. Este dato servirá para estimar la cualificación del edificio con la metodología CE Tercer paso Introducción de datos en CE2 y calificación edificio El informe muestra una serie de datos de resumen para el caso que se ha calculado y en la parte inferior derecha aparece el rendimiento medio estacional equivalente. Este es el único valor que debe introducirse en la hoja Excel de la metodología CE2. Para ello, primero hay que seleccionar el tipo de equipo de cogeneración que se quiere incorporar en el apartado D4.4 de la pestaña D PARTIDA del CE2, A continuación, solo queda especificar el valor de rendimiento estacional equivalente sacado del informe de resultado en la casilla correspondiente.

11 11/21 Recordar que, al considerar que el sistema de microcogeneración substituye a una instalación de energía solar térmica, la contribución de energía renovable a la demanda de ACS se ve reducida a zero. Esto tiene que constar en la hoja de cálculo del CE2, fijando a zero (o borrando el valor de) la casilla del apartado D2.1, tal y como queda reflejado en la siguiente imagen Una vez entrado este valor, se puede consultar el índice de eficiencia energética (IEE) de los sistemas en la ficha FSYS (pestaña IEE Sis)

12 12/21 Y finalmente, consultar el índice de eficiencia global del edificio y la letra correspondiente en la ficha FG (pestaña IEE Glob). De esta forma se obtiene la certificación final del edificio en la herramienta CE2, considerando el sistema de microcogeneración y auxiliar definidos. Observar que en este caso la mejora entre considerar o no el sistema de cogeneración es sustancial ya que calificar el edificio con un sistema basado en cogeneración nos permite saltar una letra y conseguir una calificación con letra B. En el caso enseñado aquí abajo se trata del mismo edificio pero con un sistema de calefacción y producción de ACS convencional (caldera de condensación de gas natural y aportación solar mínima para ACS según HE4). En conclusión, en el caso de certificar un edificio con cogeneración mediante la opción simplificada (es decir con el CE2) se deberán de entregar 2 informes de resultados: El informe de calificación del CE2 (es decir la impresión de cada una de las pestañas de la hoja Excel) El informe de resultados de cálculo del CertCHP

13 13/21 4. Certificación con la opción general Se presentan a continuación las distintas características de la herramienta cuando se usa en el contexto de la metodología general de certificación (es decir, con el CALENER VyP), y se explican las funciones y el uso de los campos y opciones que componen este interfaz. Aunque el redactado pueda parecer repetitivo con el del capítulo 3, en pos de la claridad se han descrito de nuevo los distintos pasos, aún cuando estos sean coincidentes con la metodología simplificada. Importante La entrada de datos en las herramientas CALENER VyP debe realizarse siguiendo el diseño del edificio en cuestión, e independientemente del uso de la herramienta CertCHP. Tan solo existe un requisito a la hora de introducir sistemas en el CALENER VyP: hay que definir 2 calderas, 1 para calefacción y otra para ACS. Luego en el postcalener se sacara la demanda horarios de la caldera de calefacción solamente Primer paso Entrada de datos Datos generales del proyecto Estos corresponden a los datos que caracterizan el nombre y la zona climática donde se encuentra ubicado el edificio, y son comunes tanto para la Opción Simplificada (CE2) como en la Opción General (CALENER VyP). Nombre del proyecto: Fijar aquí el nombre del proyecto, idealmente el mismo que el usuario haya introducido en el CALENER VyP

14 14/21 Provincia: Se deberá elegir la provincia que corresponda Municipio: Según el municipio elegido, se cargara automáticamente el campo de zona climática de HE-1. Esto determinara también los parámetros de referencia para la generación de las demandas de ACS y calefacción que servirán de base a la simulación energética del sistema. Zona HE-1: En el caso de que el proyecto se ubique en un municipio no listado, el usuario debe elegir el municipio más cercano. En el caso de que exista una diferencia de altitud entre ambos municipios y que eso suponga un cambio de zona climática de referencia, el usuario tiene la posibilidad de desbloquear el campo Zona HE-1 haciendo clic en la casilla al lado de Cambiar zona, para así poder seleccionar la zona climática entre las posibles listadas Datos generales del edificio Los datos de este grupo tienen que coincidir con los datos entrados en el CALENER VyP, de forma que se calcule correctamente la demanda de ACS, que servirá de base para el cálculo mediante simulación dinámica del rendimiento medio estacional equivalente de la instalación. Importante La herramienta aplica a casos en los que el equipo de microcogeneración substituye a una instalación de energía solar térmica. En este sentido, en la simulación dinámica el equipo de cogeneración trabajara contra la demanda total de ACS calculada. Tipo de edificio: Igual que en el CALENER VyP, se puede elegir entre Unifamiliar (para vivienda unifamiliar), Bloque (para bloque de viviendas), y Pequeño Terciario (para volumetrías

15 15/21 destinadas a ese uso). Consumo especifico diario de ACS: En función del tipo de edificio escogido, en esta casilla se especifica el consumo diario en litros por metro cuadrado de ACS a 60ºC. Este valor es igual al valor considerado en el CALENER VyP, tanto para vivienda unifamiliar como para vivienda en bloque. En el caso de un edificio terciario se puede fijar libremente este valor, que tendrá que ser igual al valor fijado en el CALENER VyP. Superficie útil calefactada: se tiene que indicar la superficie útil calefactada en metros cuadrados, tal y como ha estado definida en la herramienta CALENER VyP en el apartado de demanda de ACS. Resulta destacable remarcar que, en el caso de proceder con la opción general, el usuario no debe introducir el IEE de demanda de calefacción, por no ser esta una variable de la herramienta CALENER VyP, ni de postcalener Datos del sistema de cogeneración Una vez establecidos los parámetros que han de marcar la definición del edificio objeto de certificación, el usuario debe introducir los datos de su sistema de cogeneración. Combustible: Se refiere al combustible del sistema de microcogeneración. El desplegable permite escoger entre gas natural y propano. Equipo: Se selecciona automáticamente la única opción disponible ( Genérico ) que permite utilizar las correlaciones validadas por el documento reconocido para definir las características del equipo de cogeneración. En otra versión de la herramienta (descargable desde la pagina web de COGEN España) se permite seleccionar algunas de las soluciones de mercado y así llevar a cabo la certificación teniendo en cuenta los rendimientos reales de los equipos listados. El resultado de la cualificación se puede luego presentar como Documento

16 16/21 Singular ante cualquier comunidad autónoma. Potencia eléctrica: Al seleccionar la opción Genérica en el desplegable de equipo, es necesario entrar la potencia eléctrica unitaria del equipo. Se debe considerar que la herramienta funciona con equipos de cogeneración cuya potencia eléctrica es igual o inferior a 50 kwe, por ser esta la definición de sistemas de microcogeneración. Número de equipos: En este desplegable el usuario puede escoger el número de equipos de microcogeneración de la instalación. La herramienta permite calcular sistemas que cuenten entre 1 y 4 equipos de microcogeneración. Recuperación de condensados: Si se selecciona esta casilla, se tendrá en cuenta el beneficio térmico asociado al uso de un recuperador de condensados situado en la salida de humos del equipo. Volumen de acumulación de inercia: En esta casilla se debe introducir el volumen de acumulación de inercia de la instalación (el volumen de acumulación acoplado directamente al equipo) en metros cúbicos (m3). Volumen de acumulación de ACS: Si resulta que el sistema proyectado está configurado de tal forma que la acumulación de ACS contribuye a aportar más inercia al sistema de microcogeneración, se puede tener en cuenta la acumulación de ACS como parte del volumen de acumulación de inercia. Para tenerlo en cuenta es necesario hacer clic en la casilla al lado de la acumulación de ACS aporta inercia al sistema. Directamente aparece una nueva casilla en la que se introduce el volumen de acumulación de ACS en metros cúbicos (m3). Importante Existe un límite inferior al volumen de acumulación, de manera que solo se podrán introducir valores en los que la relación entre volumen de acumulación total y potencia eléctrica total sea igual o superior a 0.1 m3/kw Datos del sistema auxiliar En este paso de entrada de datos de cálculo, es necesario introducir las características del sistema auxiliar. En concreto, Potencia nominal: La potencia nominal del sistema de apoyo en kw. Este valor tiene que coincidir con el valor entrado en el CALENER VyP. Rendimiento nominal: El rendimiento nominal de la caldera de apoyo. Este valor tiene que coincidir con el valor entrado en el CALENER VyP. Tipo de sistema: El tipo de caldera de apoyo. Por coherencia con el CALENER VyP y la metodología CE2, se puede escoger entre caldera convencional, de baja temperatura o de

17 17/21 condensación. El tipo de sistema tiene que coincidir con el valor entrado en el CALENER VyP. Tipo de combustible: La lista de combustibles para caldera de apoyo queda limitada a Gas natural, gasóleo y propano. El combustible tiene que coincidir con el valor entrado en el CALENER VyP Recuperación del fichero de demandas Finalmente el usuario deberá facilitar el fichero de demandas horarias del edificio proveniente del CALENER VyP y obtenido mediante el postcalener (consultar la ayuda del postcalener respecto a la obtención de demandas horarias del CALENER VyP).

18 18/21 Para ello, el usuario podrá recuperar dicho fichero utilizando el botón en la sección de Fichero demandas, y buscando la ubicación en donde se haya guardado el correspondiente fichero extraído del postcalener Segundo paso - Cálculo de los consumos asociados a las demandas de calefacción y ACS. Una vez definidos todos los datos de entrada, se puede lanzar el cálculo que dará como resultado la distribución de los consumos del sistema definido (es decir del equipo de cogeneración más la caldera de apoyo) para cubrir las demandas de calefacción y ACS, y con el fin de obtener la calificación energética del edificio objeto de estudio. Para ello, solo hace falta hacer clic en el botón Calcular situado abajo a la derecha de la ventana.

19 19/21 A continuación, se abre la ventana de cálculo en progreso, y empieza el proceso de cálculo. Cuando se acaba dicho proceso de cálculo, aparece el mensaje de cálculos completados, y hace falta hacer clic en Continue para seguir con la generación del informe de resultados. Finalmente, aparece el informe de resultados en forma de un documento PDF. Dicho informe, que se puede imprimir y/o guardar, contiene todos los datos más relevantes del proyecto, tanto a nivel de la definición del caso, como del resultado final obtenido. De este informe de resultados, el dato más relevante son los consumos asociados a las demandas de calefacción y ACS, que aparece en la última línea. Estos consumos, que ya tienen integradas las producciones de electricidad derivadas del funcionamiento del sistema de cogeneración, servirán para estimar la cualificación del edificio con la herramienta del postcalener.

20 20/ Tercer paso - Introducción de datos en la herramienta postcalener El informe muestra una serie de datos de resumen para el caso que se ha calculado y en la parte inferior aparecen los consumos de calefacción y ACS del combustible utilizado. Estos son los valores que deben de introducirse en el postcalener. Para ello primero hay que cargar, en la herramienta postcalener, el fichero original del edificio a cualificar. Una vez esté abierto se debe seleccionar, marcando la opción de componentes originales en el árbol de la izquierda de la interfaz, el sistema original de caldera convencional para demandas de ACS y calefacción. Considerando que se han seguido las instrucciones relativas a la definición de sistemas en el CALENER VyP al principio de esta sección, en el listado del postcalener tendrían que aparecer dos calderas, una para ACS y otra para calefacción. Es necesario desactivar ambas calderas, ya que el componente adicional que crearemos sustituirá a las dos calderas a la vez (el conjunto formado por el sistema de cogeneración y el sistema de apoyo cubre tanto la demanda de ACS como la demanda de calefacción). A continuación se procederá, seleccionando del árbol de la izquierda de la interfaz la opción componentes adicionales, a la generación del nuevo componente que representara el conjunto de sistemas simulado por la herramienta CertCHP (es decir el conjunto formado por el equipo de cogeneración, su acumulación de inercia y el sistema de apoyo). En la definición del nuevo componente, y una vez rellenados los campos de Nombre y Descripción, se procederá a introducir los consumos de energía final obtenidos de la herramienta CertCHP en aquellas filas y columnas de la parte inferior del interfaz del postcalener. De modo general, se deberá escoger el tipo de combustible (gas natural o propano) y luego introducir los consumos para calefacción y ACS que salen en el informe de resultados del CertCHP en las columnas que correspondan del postcalener, tal y como se indica en la imagen más abajo.

21 21/21 Una vez realizado el cambio, tan solo será necesario que el usuario proceda a generar la nueva etiqueta con la opción correspondiente del postcalener. Se obtiene finalmente un informe adicional en el cual se comparan la calificaciones antes y después de considerar el componente adicional, es decir en el caso que nos ocupa antes y después de considerar el sistema basado en cogeneración. En conclusión, en el caso de certificar un edificio con cogeneración mediante la opción general (es decir con el CALENER VyP) se deberán de entregar 3 informes de resultados: El informe inicial de calificación del CALENER VyP (en el cual no se tiene en cuenta la cogeneración) El informe de resultados de cálculo del CertCHP El informe de calificación del postcalener una vez introducido el componente adicional correspondiente al sistema de cogeneración