SISTEMAS HIDRÓNICOS ACONDICIONAMIENTO DE AIRE. ATEAN Málaga 29 Abril Sistemas hidrónicos 1

Transcripción

1 SISTEMAS HIDRÓNICOS DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE ATEAN Málaga 29 Abril 2008 Sistemas hidrónicos 1

2 CTE Código Técnico de la Edificación. VENTILACIÓN Exigencias Básicas de Salubridad HS 3: Calidad del aire interior Caudal mínimo del aire exterior de ventilación. Exigencias Básicas de Ahorro de Energía HE 2: Rendimiento de las Instalaciones Térmicas. RITE: Proyecto. Diseño y cálculo de las instalaciones de climatización. Regulación y control de la demanda y de la instalación. Mantenimiento. Sistemas hidrónicos 2

3 RITE. IT 1.1. EXIGENCIA DE BIENESTAR E HIGIENE IT Exigencia de calidad del ambiente térmico IT Temperatura operativa y humedad relativa. Actividad metabólica sedentaria 1,2 met. Grado de vestimenta 0,5 clo en verano y 1,0 clo en invierno. PPD entre el 10 y 15 %. T operativa HR Verano 23 / / 60 Invierno 21 / / 50 Para otros valores es válido usar la norma UNE-EN ISO 7730 Sistemas hidrónicos 3

4 RITE. IT 1.1. EXIGENCIA DE BIENESTAR E HIGIENE ITE Velocidad media del aire Velocidad media admisible del aire en la zona de ocupación V = (t/100) 0,07, con difusión por mezcla V = (t/100) 0,10, con difusión por desplazamiento Sistema de desplazamiento del aire. V = (23/100) = 0.13 m/s Sistemas de mezcla V = (23/100) = 0.16 m/s Rejillas en pared o techo Difusores lineales, circulares o rectangulares. Toberas de largo alcance. Difusores rotacionales con alta inducción. Sistemas hidrónicos 4

5 RITE. IT 1.1. EXIGENCIA DE BIENESTAR E HIGIENE ITE Exigencia de calidad del aire interior IT Categorías de calidad del aire interior en función del uso Categoría IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4 Uso del edificio (Aire de óptima calidad): Hospitales, clínicas, guarderías y laboratorios (Aire de buena calidad): Oficinas, residencias, salas de lectura, museos, salas de tribunales, aulas de enseñanza o asimilables y piscinas (Aire de calidad media): Edificios comerciales, cines, teatros, salones de actos, habitaciones de hoteles y similares, restaurantes, cafeterías, bares, salas de fiestas, gimnasios, locales para el deporte (salvo piscinas) y salas de ordenadores. (Aire de calidad baja) Sistemas hidrónicos 5

6 RITE. IT 1.1. EXIGENCIA DE BIENESTAR E HIGIENE ITE Caudal mínimo del aire exterior de ventilación. Potencia térmica necesaria para el caudal de aire exterior por persona (método indirecto) para las distintas categorías de calidad de aire interior: CATEG Tipo de Edificio dm 3 /s por person a Potencia Térmica Necesaria (kcal/h) por persona Invierno (22ºC y 50% HR) Verano (24ºC y 50% HR) Madrid Valenci a Burgos Madrid Valencia Burgos IDA 1 Hospitales, Clínicas, laboratorios y Guarderías IDA 2 Oficinas, Museos, Piscinas IDA 3 Edif. Comerciales, Cines, Habitaciones Hotel, Restaurantes IDA 4 Aire de baja calidad Sistemas hidrónicos 6

7 RITE. IT 1.1. EXIGENCIA DE BIENESTAR E HIGIENE ITE Filtración del aire exterior mínimo de ventilación CATEGORÍAS CALIDAD DEL AIRE EXTERIOR (ODA) ODA 1. Aire puro que puede contener partículas sólidas de forma temporal (polen) ODA 2. Altas concentraciones de partículas sólidas (polvo). ODA 3. Altas concentraciones de contaminantes gaseosos. ODA 4. Mezcla de ODA 2 + ODA 3. ODA 5. Muy altas concentraciones ODA 2 + ODA 3. FILTROS PREVIOS IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4 ODA 1 (aire puro) F7 F6 F6 G4 ODA 2 (polvo) F7 F6 F6 G4 ODA 3 (gases) F7 F6 F6 G4 ODA 4 (polvo y gases) F7 F6 F6 G4 ODA 5 (muy alta contam.) F6/GF/F9* F6/GF/F9* F6 G4 *El conjunto con filtro de gas o filtro químico se pondrá preferentemente en la Unidad de pretratamiento de Aire (UPA) Sistemas hidrónicos 7

8 RITE. IT 1.1. EXIGENCIA DE BIENESTAR E HIGIENE ITE Filtración del aire exterior mínimo de ventilación CATEGORÍAS CALIDAD DEL AIRE EXTERIOR (ODA) ODA 1. Aire puro que puede contener partículas sólidas de forma temporal (polen) ODA 2. Altas concentraciones de partículas sólidas (polvo). ODA 3. Altas concentraciones de contaminantes gaseosos. ODA 4. Mezcla de ODA 2 + ODA 3. ODA 5. Muy altas concentraciones ODA 2 + ODA 3. FILTROS FINALES IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4 ODA 1 (aire puro) F9 F8 F7 F6 ODA 2 (polvo) F9 F8 F7 F6 ODA 3 (gases) F9 F8 F7 F6 ODA 4 (polvo y gases) F9 F8 F7 F6 ODA 5 (muy alta contam.) F9 F8 F7 F6 Sistemas hidrónicos 8

9 TIPOS DE FILTROS FILTROS TIPO CLASIFICACIÓN EFICACIA Filtros Gruesos Filtros planos desde G1 hasta G4 hasta 95 % GRAVIMÉTRICO Filtros Finos Filtros de bolsas Filtros rígidos desde F5 hasta F9 entre 40% y 95 % OPACIMÉTRICO mayor de 95 % OPACIMÉTRICO Filtros Absolutos o Ultrafinos Filtros finales desde HEPA10 hasta HEPA14 entre 95 % y> 99,99 % MPPS Sistemas hidrónicos 9

10 RITE. IT 1.2. EXIGENCIA DE EFICIENCIA ENERGETICA. IT Control IT Control de las condiciones termo-higrométricas Categoría Vent. Calent. Refrig. Humidif Deshum Regulación THM-C 0 X THM-C 1 X X Variación temp. impulsión en func. T. ext. y/o T. amb. por zona THM-C 2 X X X Como THM-C 1 + Control HR media o local representativo THM-C 3 X X X indirecta Como THM-C 1 para calor y frío THM-C 4 X X X X indirecta Como THM-C 3 + Control HR medio o local representativo THM-C 5 X X X X X Como THM-C 3 + Control HR en todos los locales Sistemas hidrónicos 10

11 RITE. IT 1.2. EXIGENCIA DE EFICIENCIA ENERGETICA. IT Control IT control de la calidad de aire interior en las instalaciones de climatización Categoría IDA- C1 IDA- C2 IDA- C3 IDA- C4 IDA- C5 IDA- C6 Tipo Control sin control manual por tiempo por ocupación por presencia directo funciona siempre por interruptor reloj horario señal de presencia conteo personas Descripción sensor de CO 2 o sensores de VOC s (compuestos orgánicos volátiles: adhesivos disolventes,barnices,pegamentos) utilizando el método de la dilución (RITE y norma EN 13779) Aplicación Con carácter general Ocupación humana no permanente Ocupación humana no permanente Encendido de luces, infrarrojos... Locales de gran ocupación, cines, pabellones deportivos, salones de actos... Locales de gran ocupación, cines, pabellones deportivos, salones de actos... Sistemas hidrónicos 11

12 RITE. IT 1.2. EXIGENCIA DE EFICIENCIA ENERGETICA. IT Recuperación de energía IT Enfriamiento gratuito por aire exterior. Obligatorio en subsistemas del tipo todo aire de potencia térmica > 70 kw Refrigeración MÁXIMA EFICIENCIA Se ventila MÁS Se AHORRA energía Por qué renunciar a las más altas eficiencias? EER = desde 5 a 45 Sistemas hidrónicos 12

13 IT Enfriamiento gratuito por aire exterior. EJEMPLO APLICABLE A EQUIPOS ROOF-TOP O UTA T s T h H T T s T h H T T s T h H T A. Exterior A. Interior EER = POT. TÉRMICA POT. ABSORBIDA ( ) ,86 44, ( ) ,86 25, ( ) ,86 5,8 T s = Temp. Seca T h = Temp. húmeda H T = Entalpía total Q aire = m 3 /h Pot. Nominal Ventiladores: Impulsión = 4 kw Retorno = 3 kw POTENCIA ABSORBIDA = 7 kw 0.8 = 5.6 kw Sistemas hidrónicos 13

14 Sistemas hidrónicos 14

15 COMPARACION FREE COOLING TERMICO - ENTALPICO. Ejemplo de Ocupación media/horario largo Barcelona Frecuencias Carga Térmica FC Térmico Intervalo Fi (%) Fa (%) Pt PP Pfc PP Pfc ,65 10, ,76 20, ,36 29, ,47 39, ,71 48, ,76 59, ,91 68, ,33 75, ,04 81, ,86 86, ,90 90, ,32 94, ,45 96, ,98 98, ,78 99, ,45 99, ,27 99, T > 32 0,02 100, Ahorro del 17,6% PPm PPfcm Sistemas hidrónicos 15

16 Sistemas hidrónicos 16

17 Sistemas hidrónicos 17

18 RITE. IT 1.2. EXIGENCIA DE EFICIENCIA ENERGETICA. IT Recuperación de energía IT Recuperación de calor del aire de extracción RITE ANTERIOR Obligatorio a partir de 3 m 3 /s (10800 m 3 /h) Obligatorio a partir de 1000 horas de funcionamiento al año Eficiencia mínima del 45% NUEVO RITE Obligatorio a partir de 0,5 m 3 /s (1800 m 3 /h) La eficiencia crece proporcionalmente con las horas de funcionamiento. Obligatorio enfriamiento adiabático indirecto Horas anuales de funcionamiento > 0,5... 1,5 % Pa Caudal de aire exterior (m 3 /s) > 1,5... 3,0 > 3,0... 6,0 > 6, % Pa % Pa % Pa > 12 % Pa > > > Sistemas hidrónicos 18

19 Sistemas hidrónicos 19

20 Sistemas hidrónicos 20

21 Sistema de climatización Hidrónico? o Expansión directa?

22 CLIMATIZACIÓN: Sistema Hidrónico Generadores de agua fría y caliente UTA s Unidades terminales de agua Sistemas hidrónicos 22

23 Sistema Hidrónico + UTA s. Se satisfacen las exigencias del RITE: BIENESTAR E HIGIENE Calidad térmica del ambiente. T y HR. Velocidad media del aire en zona de ocupación. Calidad del aire interior Caudal mínimo del aire exterior de ventilación. Filtración del aire exterior mínimo de ventilación. EFICIENCIA ENERGÉTICA= respeto al medioambiente. Enfriamiento gratuito por aire exterior. Recuperación de calor del aire de extracción. Control de las instalaciones de climatización. Sistemas hidrónicos 23

24 Exigencias de calidad y eficiencia del RITE..>>>>.>>>> UNIDAD DE TRATAMIENTO DE AIRE UTA Ventilación Filtración Calor Frío Humectación Deshumectación Sistemas hidrónicos 24

25 ELEMENTOS DE UNA UTA Registros Recuperadores Ventiladores Baterías de calor y frío Secciones de mezcla Filtros Humectadores Silenciadores Sistemas hidrónicos 25

26 COMPARANDO COMPORTAMIENTO CONFORT 45 EXPANSIÓN DIRECTA Temperatura de bulbo seco de salida (ºC). Lado interior Potencia eléctrica consumida (kw ) Temperatura seca de salida (ºC). Lado interior Temperatura húmeda de salida (ºC). Lado interior Potencia consumida (kw) SISTEMA HIDRÓNICO Sistemas hidrónicos 26

27 EFICIENCIAS NOMINALES SISTEMA HIDRÓNICO y EXPANSIÓN DIRECTA. Autónomo Bomba de Calor partida Aire-Aire 2 tubos R-410a Tamaño potencia frigorífica media* media a 40 m potencia absorbida EER potencia calorífica potencia absorbida COP Bomba de Calor Aire-Agua 2 tubos R-410a Tamaño potencia frigorífica media potencia absorbida** EER potencia calorífica potencia absorbida** COP *Dist. nom. de long. de tubería de 7,5 m sin difer. de nivel ** Potencia total absorbida por compresor(es) y motoventilador(es) en las condiciones nominales. No se incluyen opcionales. Sistemas hidrónicos 27

28 MEJORA DE LA EFICIENCIA >> RESPETO MEDIO AMBIENTE Recuperación de Gases Calientes: A.C.S. antes de tirar calor al exterior precalentamos agua para usos sanitarios Aumentamos la eficiencia en ciclo de refrigeración Si EER = 3 EERt = 1.2 x = 3.8 Sistemas hidrónicos 28

29 MEJORA DE LA EFICIENCIA >> RESPETO MEDIO AMBIENTE INSTALACIONES Y EQUIPOS 4 TUBOS EER t = POT. FRIGORÍFICA + POT. CALORÍFICA POT. CONSUMIDA EER t = EER e + COP = EER e + EER e + 1 = 2 x EER e + 1 si EER e = 3 EER t = % de 0 a 100 % sin restricciones Calor a Frío Sistemas hidrónicos 29

30 MEJORA DE LA EFICIENCIA >> RESPETO MEDIO AMBIENTE Hidrónico-Energía Solar - Geotérmia. Sistemas hidrónicos 30

31 Comparación eficiencias. Referencia: Clasificación Energética A Directiva 2002/31/CE EER 3,0 EER COP Sistemas Expansión Directa (2 tubos) Valores medios para dist. 40 m Sistemas Hidrónicos Valores medios ( 2 tubos ) Free-Cooling Recuperación de gases calientes Recuperación con equipos 4 tubos B. Calor Agua-Agua. Pozo + Suelo Térmico B. Calor Agua-Agua. Geotermia + Fan Coil De 5 a 40 Mejora hasta el 30% Mejora hasta el 233% Sistemas hidrónicos 31

32 Comparativa eficiencia EER nominales Text % Sist. Hidrónico / Exp. Directa % 4,5 4 4,32 4, % + 6.6% EER 3,5 3 2,5 3,27 3,61 2,74 2,92 Sist. Hidrónico Exp. Directa Text Sistemas hidrónicos 32

33 COMPARATIVO ENSAYOS A PLENA CARGA EN FRIO Tse / Tsa (Tha) Longitud equivalente (m) Presión disponible aire (Pa) Caudal aire (m3/h) Potencia Frigorífica (W) Factor de calor sensible (SHR) EER. UNE-EN Diferencia. 35ºC / 27ºC (19ºBH) Expansión Directa media Ensayos 7 y ,81 1,66 35ºC/ 27ºC (19BH) Hidrónico Ensayo ,81 2, ,2% Sistemas hidrónicos 33

34 COMPARATIVO ENSAYOS A CARGA PARCIAL EN FRIO carga parcial con 2 uds. interiores (66,67 %) Tse / Tsa (Tha) Long. equivalente (m) Presión disp. aire (Pa) Caudal aire (m3/h) Potencia Frig. (W) Factor calor sen. (SHR) EER. UNE-EN Diferencia 35ºC/ 27ºC(19ºBH) Expansión Directa media Ensayos 4 y ,74 1,90 35ºC/ 27ºC(19ºBH) Hidrónico Ensayo , ,4% Sistemas hidrónicos 34

35 COMPARATIVO ENSAYOS CARGA PARCIAL EN FRIO carga parcial con 1 ud. Intrior (33,33 %) Tse / Tsa (Tha) Longitud equivalente (m) Presión disponible aire (Pa) Caudal aire (m3/h) Potencia Frigorífica (W) Factor de calor sensible (SHR) EER. UNE-EN Diferencia 35ºC/ 27ºC(19ºBH) Expansión Directa Ensayo , ºC/ 27ºC(19ºBH) Hidrónico Ensayo ,73 2, % Sistemas hidrónicos 35

36 COMPARATIVO ENSAYOS A TEMPERATURAS MEDIAS ESTACIONALES VERANO Tse / Tsa (Tha) Longitud equivalente (m) Presión disponible aire (Pa) Caudal aire (m3/h) Potencia Frigorífica (W) Factor de calor sensible (SHR) EER. UNE-EN Diferencia 26ºC/ 24ºC(17ºBH) Expansión Directa media de tres ensayos ºC/ 24ºC(17ºBH) Hidrónico Ensayo ,86 3,07 + 8,9 % Sistemas hidrónicos 36

37 COMPARATIVO ENSAYOS A PLENA CARGA EN CALOR Tse (The) / Tsa 11 (10)/22 Multisplit 11 (10)/22 Hidrónico 7 (6)/ 22 Multisplit 7 (6)/ 22 Hidrónico 2 (1 )/ 22 Multisplit 2 (1 )/ 22 Hidrónico Long. Equiv (m) Pres. disp. aire (Pa) Caudal aire (m3/h) P Cal. T (W) Temp. imp. (Tsi) 42, , , P. abs. (W) COP. UNE-EN , ,47 2,73 1,89 2,35 Diferencia +0,3 % +10,5% +24,3% Sistemas hidrónicos 37

38 COMPARATIVO ENSAYOS CALOR. POTENCIA Y COP Evolución potencia calorífica en función de The Pot. calorif. (kw) Evolución del COP en función de la The Sistema multisplit Sistema hidrónico The(ºC) 3 COP Sistema multisplit Sistema hidrónico The(ºC) Sistemas hidrónicos 38

39 CARGA DE REFRIGERANTE SISTEMA HIDRÓNICO y EXPANSIÓN DIRECTA. SISTEMAS HIDRÓNICOS: Menor carga de refrigerante. Menor efecto invernadero. Tabla resumen Hidrónico Exp. Directa Carga de refrigerante en kg Media de 13 equipos de 20 kw a 140 kw Pot. Térmica kw / kg Refrigerante Sistemas hidrónicos 39

40 NORMATIVA. RSF. Reglamento de Seguridad en Plantas e Instalaciones Frigoríficas. Carga (concentración) máxima admisible de refrigerante a R-407C R-410A d 0,35 0,30 Tabla Carga máxima de refrigerante del grupo primero por equipo, utilizando sistemas de refrigeración directos. a= Denominación simbólica numérica del refrigerante. d= Carga máxima en Kg. por metro cúbico de espacio habitable. El volumen del local más pequeño será el que corresponda al menor de los espacios aislables ormalmente cerrados, excluyendo, en su caso, la sala de máquinas, servidos por un mismo equipo frigorífico. Sistemas hidrónicos 40

41 NORMATIVA. RSF. Reglamento de Seguridad en Plantas e Instalaciones Frigoríficas. CONCEPTOS Carga máxima de refrigerante del Grupo I (seg. alta) EJEMPLO Local de 40 m 3 Carga máx. instalación con R-407c 14 kg Carga máx. instalación con R-410a 12 kg SIST. HIDRÓNICO El equipo frigorífico está fuera de los locales habitables EXPANS. DIRECTA Las instalaciones con más de 12 kg (R-410a) ó 14 kg (R-407c) (40 kw de Pot. Frig. media) no cumplen si en la instalación hay un local menor o igual de 40 m 3 (14 m 2 ) Sistemas hidrónicos 41

42 COMPARANDO. Cumplimiento de la Reglamentación REGLAMENTO CE Nº 842/2006 SOBRE DETERMINADOS GASES FLUORADOS DE EFECTO INVERNADERO CONCEPTOS Controles de fugas: SIST. HIDRÓNICO EXPANS. DIRECTA - Más de 3 kg de refrigerante cada 12 meses - Más de 30 kg y menos de 300 kg de refrigerante cada seis meses Recuperación de los gases fluorados Control sencillo al estar confinado el refrigerante en el interior de un equipo Fácil de realizar al estar confinado el refrigerante en el interior de un equipo Complejidad y laboriosidad al haber varias unidades interiores y una red extensa de tuberías con un número elevado de uniones Dificultoso de realizar al contarse con una gran cantidad de refrigerante y disperso en toda la red de tuberías y unidades interiores Sistemas hidrónicos 42

43 COMPARANDO SISTEMAS. Montaje CONCEPTOS Generadores de frío y de calor Unidades interiores o terminales Pruebas de estanqueidad SIST. HIDRÓNICO Variables según tipo, modelo y marca Variables según tipo, modelo y marca Cualquier tipo de tubería (acero, cobre, plástico) conteniendo agua 6 bar EXPANS. DIRECTA Sistema único Sistema único Tuberías de cobre conteniendo refrigerante 44 bar Puesta en marcha y ajustes finales Sin dificultad Presenta dificultades Sistemas hidrónicos 43

44 SEGURIDAD DE LOS SISTEMAS HIDRÓNICOS El agua es inerte. Fluido barato y disponible. Bajas presiones de trabajo. Fácil detección de fugas. Reparación fácil de fugas. Equipos compactos probados en fábrica. Sistemas hidrónicos 44

45 DECÁLOGO SOBRE CLIMATIZACIÓN. Hidrónico o Expansión directa? 1. LEGAL.Cumplimiento de normativa 2. CONFORT.Control total condiciones ambientales 3. EFICIENTE 4. ECOLÓGICO 5. SEGURO 6. APLICABLE a cualquier requerimiento 7. LIBERTAD DE ELECCIÓN de equipos y materiales 8. FÁCIL DE MANTENER 9. COMPATIBLE con uso de energías renovables 10. COSTES de explotación Sistemas hidrónicos 45

46 CLIMATIZACIÓN DE CALIDAD GRACIAS POR SU ATENCIÓN Sistemas hidrónicos 46