SIMPOSIO DE EFICIENCIA ENERGETICA MADRID 2012

Transcripción

1 HERRAMIENTAS DE INGENIERIA DE LOS SERVICIOS ENERGÉTICOS EN EDIFICIOS SOBRE UN CASO PRACTICO SIMPOSIO DE EFICIENCIA ENERGETICA MADRID 2012

2 ÍNDICE I. METODOLOGIA 1. Planteamiento General en Edificios. 2. Evaluación Energética. 3. Herramientas de Evaluación II. TOMA DE DATOS III. EVALUACION ENERGETICA 1. Análisis Climatológico 2. Evaluación de las mediciones. 3. Modelo de simulación. IV. EVALUACION DE MEJORAS Resumen de las Medidas V. VALORACION DE LAS MEDIDAS Mapa Económico de Medidas VI. ESTUDIO ECONOMICO FINANCIERO DE LAS MAEs VII. CONCLUSIONES

3 I. METODOLOGÍA 1. Planteamiento General en Edificios Partiendo de los datos de la envolvente, los sistemas y las características ocupacionales y funcionales, se desarrolla un modelo energético del edificio Mediante la simulación del comportamiento a lo largo de las 8760 horas de un año tipo con la climatología se calculan tanto la demanda (Calefacción, Refrigeración (para climatización), Iluminación y Equipos eléctricos) como los consumos energéticos (Electricidad). Los datos del modelo se calibran de modo que con estos se puedan explicar los consumos reflejados en las mediciones. Con los consumos discriminados se calculan los costos energéticos debidos a: Climatización Calefacción Ventilación Iluminación

4 I. METODOLOGÍA 1. Planteamiento General Sobre el modelo calibrado se proponen distintas medidas de ahorro y eficiencia energética (MAE): Medidas de la envolvente. Ventilación natural, free cooling. Recuperación de calor. Estrategias de funcionamiento de los equipos y luminarias Sistemas de movimiento de fluidos, agua y aire. Caudal constante o variable. Sustitución de equipos dentro del ámbito de la EE. Cogeneración. Fuentes de EERR. Otras.

5 I. METODOLOGÍA 2. Evaluación Energética De acuerdo a la definición de ASHRAE aplica el modelo clásico de estimación directa Forward clasic approach que utiliza una metodología de definición del modelo considerando el diagrama de flujo de la siguiente pagina En particular existirán dos situaciones que podrán o no convivir en un mismo modelo: Dimensionar los equipos de HVAC. Calcular el consumo de energía. En general se simplificarán, en la manera del lo posible, los modelos agrupando edificios, espacios y sistemas si estos elementos se comportan de forma y funcionalidad similar. Cuando se empieza a plantear el estudio es fundamental realizar este análisis y documentarlo ya que en la fase de introducción de datos es frecuente tender a complicar nuevamente el modelo.

6 I. METODOLOGÍA Climatología Temperatura de b. seco Temperatura de b. húmedo Nubosidad Velocidad del viento Presión atmosférica Definición del edificio Localización Datos de diseño Datos de los materiales Zonas térmicas Cargas internas Perfiles de uso Infiltraciones Definición de los sistemas Tipo de sistemas Potencias, caudales, eficiencia, temperaturas de trabajo Horarios de funcionamiento Demanda horaria de calefacción aire acondicionado y ventilación ESTIMACIÓN DE CARGAS TÉRMICAS ANÁLISIS DE LOS SISTEMAS Cargas de calefacción, aire acondicionado y ventilación Definición de las centrales térmicas Tipo de equipos de producción Potencias, caudales, eficiencia, temperaturas de trabajo Horarios de funcionamiento Suministros energéticos Parámetros económicos ANÁLISIS DE LAS CENTRALES DE PRODUCCIÓN TÉRMICA Cagas horarias en los equipos Demanda horaria total y consumo de energía Factores de dinamización económica Tiempo de vida del proyecto Inversiones Costos de operación y mantenimiento ESTIMACIONES ENERGÉTICAS Y ECONÓMICAS Costos de explotación

7 I. METODOLOGÍA 3. Herramientas de Evaluación Climatología Programa Meteonorm. Los datos obtenidos se procesan mediante TRNSYS para calcular los distintos parámetros del aire (principalmente la humedad absoluta y la entalpía) así como para evaluar procesos psicométricos Envolvente: Energy Plus del DOE Análisis de Sistemas: Energy Plus. Sin embargo, cuando estos sistemas no puedan ser evaluados directamente en la herramienta del modelo energético, se realizarán cálculos aislados utilizando los siguientes programas: HAP. Hourly análisis Program de Carrier TRNSYS. Se pueden definir todos los sistemas. Herramientas desarrolladas o a desarrollarse. Consistentes en la automatización de cálculos en Excel.

8 I. METODOLOGÍA 3. Herramientas de Evaluación Modelo energético Energy Plus. El método empleado para los cálculos es el de Funciones de Transferencia. Este método fue desarrollado por ASHRAE y considera los siguientes efectos: Envolvente Demanda Energética Inercia Térmica Evaluación del Sistema Temperaturas de los locales, de los fluidos, del aire de impulsión. Condiciones exteriores. Funcionamiento de compresores, condensadores, ventiladores, variadores de frecuencia, horarios de funcionamiento) Horarios de funcionamiento. El método de cálculo es dinámico ya que considera el comportamiento a lo largo de las 8760 horas del año climatológico y la interacción de todos los sistemas

9 II. TOMA DE DATOS Situación y descripción del complejo, Datos aportados por el cliente: Planos, Horarios, Equipos, características. Datos de Campo: Consumos energéticos, descripción de los sistemas actuales, comprobación de los datos aportados por el cliente.

10 III. EVALUACION ENERGETICA 1 Análisis Climatológico: Situación, Psicometrías, Soleamiento, Vientos, Potencial de medidas pasivas, Sombras entre edificios 2 Evaluación de las mediciones: Descripción de las medidas El perfil diario, por ejemplo el del jueves, denota los horarios de funcionamiento y ocupación del edificio: TKW TKW :01:22 0:31:22 1:01:22 1:31:22 2:01:22 2:31:22 3:01:22 3:31:22 4:01:22 4:31:22 5:01:22 5:31:22 6:01:22 6:31:22 7:01:22 7:31:22 8:01:22 8:31:22 9:01:22 9:31:22 10:01:22 10:31:22 11:01:22 11:31:22 12:01:22 12:31:22 13:01:22 13:31:22 14:01:22 14:31:22 15:01:22 15:31:22 16:01:22 16:31:22 17:01:22 17:31:22 18:01:22 18:31:22 19:01:22 19:31:22 20:01:22 20:31:22 21:01:22 21:31:22 22:01:22 22:31:22 23:01:22 23:31:22 A las 6:30 arrancan los servicios comunes y la iluminación. La iluminación de oficinas, Los servicios comunes, Los equipos ofimáticos. El consumo base 45 kw iluminación de seguridad

11 III. EVALUACION ENERGETICA Día Tipo De las mediciones tomadas en las dos acometidas, se calcula la potencia media para cada hora y se construye un día tipo del que se obtiene la siguiente curva horaria de todo el edificio Curva horaria kw día tipo MED1+MED2 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 MED 1 + MED 2 100,0 50,0 0,0 1:00:00 2:00:00 3:00:00 4:00:00 5:00:00 6:00:00 7:00:00 8:00:00 9:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00

12 III. EVALUACION ENERGETICA 3 Modelo de Simulación Definición del modelo Calibración del modelo con las mediciones Para la calibración se construye una tabla de 8760 datos con los distintos consumos y demandas del edificio. De esta tabla se obtiene el consumo parcial de electricidad debido a la iluminación, la climatización y los equipos de ofimática a los que se les añaden los consumos base de la iluminación de seguridad, en este caso. La calibración se realiza modificando los horarios, datos de iluminación, equipos considerando un día típico de mediados de octubre, en este caso. Debido a que los datos medidos solo representan una semana de septiembre la varianza entre la simulación y los consumos puede ser del orden del 20%.

13 III. EVALUACION ENERGETICA Comparando la simulación y la medición tenemos para el día tipo de septiembre: Curva horaria kw 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 MED 1 + MED 2 SIMULACIÓN 100,0 50,0 0,0 1:00:00 2:00:00 3:00:00 4:00:00 5:00:00 6:00:00 7:00:00 8:00:00 9:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00

14 III. EVALUACION ENERGETICA :45:22 11:45:22 12:45:22 13:45:22 14:45:22 15:45:22 16:45:22 17:45:22 18:45:22 19:45:22 20:45:22 21:45:22 22:45:22 23:45:22 0:45:22 1:45:22 2:45:22 3:45:22 4:45:22 5:45:22 6:45:22 7:45:22 8:45:22 9:45:22 10:45:22 11:45:22 12:45:22 13:45:22 14:45:22 15:45:22 16:45:22 17:45:22 18:45:22 19:45:22 20:45:22 21:45:22 22:45:22 23:45:22 0:45:22 1:45:22 2:45:22 3:45:22 4:45:22 5:45:22 6:45:22 7:45:22 8:45:22 9:45:22 10:45:22 11:45:22 12:45:22 13:45:22 14:45:22 15:45:22 16:45:22 17:45:22 18:45:22 19:45:22 20:45:22 21:45:22 22:45:22 23:45:22 0:45:22 1:45:22 2:45:22 3:45:22 4:45:22 5:45:22 6:45:22 7:45:22 8:45:22 9:45:22 10:45:22 11:45:22 12:45:22 13:45:22 14:45:22 15:45:22 16:45:22 17:45:22 18:45:22 19:45:22 20:45:22 21:45:22 22:45:22 23:45:22 0:45:22 1:45:22 2:45:22 3:45:22 4:45:22 5:45:22 6:45:22 7:45:22 8:45:22 9:45:22 10:45:22 11:45:22 12:45:22 13:45:22 14:45:22 15:45:22 16:45:22 17:45:22 18:45:22 19:45:22 20:45:22 21:45:22 22:45:22 23:45:22 0:45:22 1:45:22 2:45:22 3:45:22 4:45:22 5:45:22 6:45:22 7:45:22 8:45:22 9:45:22 10:45:22 11:45:22 12:45:22 13:45:22 14:45:22 15:45:22 16:45:22 17:45:22 18:45:22 19:45:22 20:45:22 21:45:22 22:45:22 23:45:22 0:45:22 1:45:22 2:45:22 3:45:22 4:45:22 5:45:22 6:45:22 7:45:22 8:45:22 9:45:22 10:45:22 11:45:22 12:45:22 13:45:22 14:45:22 15:45:22 16:45:22 17:45:22 18:45:22 19:45:22 20:45:22 21:45:22 22:45:22 23:45:22 0:45:22 1:45:22 2:45:22 3:45:22 4:45:22 5:45:22 6:45:22 7:45:22 8:45:22 9:45:22 10:45:22 11:45:22 12:45:22 13:45:22 14:45:22 15:45:22 16:45:22 17:45:22 18:45:22 19:45:22 20:45:22 21:45:22 22:45:22 23:45:22 0:45:22 1:45:22 2:45:22 3:45:22 4:45:22 5:45:22 6:45:22 7:45:22 8:45:22 9:45:22 10:45:22 11:45:22 TKW TKW

15 III. EVALUACION ENERGETICA Consumo estimado Con el modelo calibrado, simulamos y calibramos los consumos mensuales y anuales Consumo kwh/año Lighting HVAC Equipment Base security ligthing Total electric power

16 III. EVALUACION ENERGETICA Reparto de consumos Vent. Reclaim Device 0% Ventilation Fan 3% Exhaust Fan 2% Humidifier Input 0% Terminal Fan 7% Lighting 33% Base security ligthing 32% Electric Equipment 10% Chiller Input 9% Primary Chilled Water Pump Hot WaterPump 2% 1% Heat pump Input 1%

17 IV. EVALUACION DE MEJORAS Medidas Propuestas Medidas sobre el sistema de iluminación. Free Cooling con la ventilación. Horarios de Iluminación y Ventilación. Resumen y mapa de las medidas.

18 V. VALORACION DE LAS MEDIDAS Descripción general de la valoración. Medida 1: iluminación (M1) Medida 2: Free Cooling

19 VI. ESTUDIO ECONOMICO FINANCIERO DE LAS MAEs Análisis de los parámetros económico financieros de cada una de las MAEs. Determinación de la varianza o desviación típica.

20 VII. CONCLUSIONES Metodología Toma de Datos Herramientas y construcción de modelo energético Calibración Propuesta y evaluación de las MAEs Mapa de MAEs σ de cada MAE Estudio económico financiero de las MAEs.

21 CONTACTO C/ General Diaz Porlier, 34 1º MADRID Tél. : Fax : i-ingenieria@3i-ingenieria.com