CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC. Por Eduardo Lorenzo Ingeniero Industrial en Danfoss HydronicBalancing& Control

Transcripción

1 CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC Por Eduardo Lorenzo Ingeniero Industrial en Danfoss HydronicBalancing& Control

2 INTRODUCCIÓN CAUDAL VARIABLE HIDRÓNICO VS CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC EQUILIBRADO ESTÁTICO EN UN SISTEMA DINÁMICO (CAMBIOS DE CAUDAL Y PRESIÓN) EQUILIBRADO DINÁMICO EN UN SISTEMA DINÁMICO (CAMBIOS DE CAUDAL Y PRESIÓN) 2

3 CÓMO FUNCIONAN LAS PIBCV? CONTROL DEL CAUDAL á Ecuación 1 Dónde: Q= caudal circulante por la válvula de control [m3/h] Kv=coeficiente de caudal de la válvula. Es función del modelo, diseño y tamaño de la válvula de control [m3/h] ΔP= caída de presión sobre la válvula de control [bar]v El caudal circulante por una válvula de control depende de dos parámetros(ecuación 1): Coeficiente de caudal, Kv de la válvula: que es función del gradodeaperturadelaválvuladecontrol Raíz cuadrada de la caída de presión sobre la válvula de control, P. CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC Las funciones integradas de control (válvula de 2 vías) y equilibrado (reguladora de presión diferencial) de las PIBCV permite gobernar ambos parámetros de la ecuación 1, garantizando para cualquier estado de carga el caudal requerido. 3

4 CÓMO FUNCIONAN LAS PIBCV? Las PIBCV mantienen el caudal requerido constante con autoridad total y con independencia de cualquier influencia externa, es decir, cambios de la presión disponible, lo que supone eliminar la necesidad de hacer mediciones. Sin embargo, una condición tiene que cumplirse sobre las PIBCV. El controlador de presión diferencial debe tener un mínimo, llamado "eficaz", de presión diferencial requerida para su funcionamiento, este parámetro depende del fabricante. CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC 4

5 PRINCIPALES VENTAJAS DE LAS PIBCV 1. Siempre garantizan el caudal (variable) correcto en los puntos de consumo permitiendo el máximo ahorro energético. Sin fenómenos de sobre-caudales o subcaudales en el sistema a cargas parciales (hasta un 15% de ahorro en el consumo anual HVAC) 2. Control de la temperatura ambiente óptimo, mejor confort interior en las zonas climatizadas. Menor número de reclamaciones por falta de confort. Menores mantenimientos o asistencias técnicas. 3. Simplificación en el diseño, instalación y mantenimiento. Desde la fase de diseño hastaelusuariofinal.sincálculosdekvnideautoridad 4. Sistemas flexibles. La red puede modificarse o ampliarse sin necesidad de realizar nuevas puestas en marcha. 5. Salto térmico de distribución estable/diseño Eliminación del síndrome del ΔT bajo, permitiendo un óptimo y más eficiente funcionamiento de los equipos de producción(hasta un 40% más eficientes). CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC 5

6 CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC PANEL DE DEMOSTRACIÓN Una herramienta para comparar la tecnología tradicional y la PIBCV 6

7 OBJETICOS DE LA DEMOSTRACIÓN AB-QM (PIBCV) FC Simulación de un sistema real de climatización Comparar el control tradicional (válvula de 2 vías + válvula manual de equilibrado) y el control mediante válvula de control y equilibrado independiente de la presión (PIBCV) Observar la reacción de estos dos modos de configuración en diversos escenarios de funcionamiento (demanda global y local) Demostrar el valor añadido del uso de válvulas PIBCV (AB-QM) M FC VÁLVULA DE CONTROL 2 VÍAS TRADICIONAL + EQUILIBRADO MANUAL CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC 7

8 PANEL DE DEMOSTRACIÓN CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC Típico edificio de varias plantas Sistema de refrigeración/calefacción a 2 tubos 8

9 PANEL DE DEMOSTRACIÓN - DIMENSIONADO AB-QM 1 ud. ~ 100 l/h POSICIÓN1 ajuste a 100l/h POSITION2 ajuste a 100l/h Tradicional Válvula de control motorizadas lineal (MCV) VZL kvs=0,25 m 3 /h POSICIÓN1&2dp~15kPa (ambas!!) Válvula de equilibrado manual (MBV) MSV-BD 15LF POSICIÓN1ajuste bajo POSICIÓN2 ajuste alto 1 ud. ~ 100 l/h Simulación de carga CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC 100 uds. ~ l/h 9

10 PANEL DE DEMOSTRACIÓN El panel de demostración simula las características del sistema Bombeo secundario CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC 10

11 PANEL DE DEMOSTRACIÓN Distribución de tuberías Válvula manual de equilibrado que representa la distancia entre la bomba y la primera unidad terminal (pérdidas de presión entre el bombeo y la u.t. más próxima al bombeo) CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC 11

12 PANEL DE DEMOSTRACIÓN Distribución de tuberías Válvula manual de equilibrado que representa la distancia entre la bomba y el punto más alejado de la instalación (última montante) CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC 12

13 PANEL DE DEMOSTRACIÓN Distribución de tuberías Válvula manual de equilibrado que representa la distancia entre la base de la montante más alejada y la unidad terminal más alejada del bombeo CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC 13

14 PANEL DE DEMOSTRACIÓN Posición 1 Fan-coil Representa la primera unidad terminal del sistema (la más cercana al bombeo) CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC 14

15 PANEL DE DEMOSTRACIÓN Demanda general del sistema Válvula de 2 vías que representa la variación de la demanda entre el primer fan-coil y el último CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC 15

16 PANEL DE DEMOSTRACIÓN Posición 2 Fan-coil Representa la última unidad terminal del sistema (la más alejada al bombeo) CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC 16

17 PANEL DE DEMOSTRACIÓN Solución tradicional o Válvula manual de equilibrado o Válvula de control 2 vías + actuador o Válvula de bola CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC Pressure Independent Control Valve o Válvula combinada 2 vías y equilibrado dinámico + actuador o Válvula de bola 17

18 PANEL DE DEMOSTRACIÓN Tuberías p1 o Separa el flujo entre la solución tradicional y la solución con PIBCV o Las válvulas de bola determinan cual de las dos configuraciones están en uso durante la demostración o La p indicada es la presión diferencial a través de la solución seleccionada CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC 18

19 PANEL DE DEMOSTRACIÓN Actuadores eléctricos 24V modulantes Señal de control del actuador o Señal de posicionamiento 0-10VDC enviada al actuador o Ambos actuadores reciben la misma señal de control CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC 19

20 PANEL DE DEMOSTRACIÓN CARGA DEL SISTEMA Válvula de 2 vías que representa los requisitos de carga del edificio Porcentaje ajustable El porcentaje representa la carga del sistema requerida Carga global 63%, representa el 100% carga de diseño del sistema 100 FC 100 l/h = l/h 20

21 PANEL DE DEMOSTRACIÓN - MONITORIZACIÓN Información disponible Consigna de caudal Caudal medido Posiciones 1 & 2 p s sobre las posiciones 1 & 2 Señal de los actuadores Parámetros ajustables Caudales objetivo Posiciones 1 & 2 Carga del sistema CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC 21

22 SISTEMA REAL - PANEL DE DEMOSTRACIÓN Control de temperatura Correlación entre el sistema real y el panel de demostración: Control de caudal CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC En el sistema real el parámetro controlado es la temperatura ambiente del local. En el panel de demostración el parámetro controlado es el caudal. Sin embargo para cada demanda del local (temperatura), existe un caudal necesario correspondiente que circula a través del intercambiador de calor (batería del fan-coil). 22

23 PANEL DE DEMOSTRACIÓN BUCLE DE CONTROL Valor de ajuste Sensor temperatura Actuador Valor actual Controlador Caudalímetro Valor actual M Valor de ajuste Controlador Actuador M Válvula Batería Local Válvula CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC 23

24 PANEL DE DEMOSTRACIÓN - EJERCICIOS 1.- Carga sistema cambia / Carga locales constante M p- disponible cambia Caudal estable = Temp. estable Sin cambios de temperatura consignada en las posiciones 1 & 2 La carga del sistema se modifica Menor ocupación Descenso de la demanda CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC 24

25 PANEL DE DEMOSTRACIÓN 2.-Carga sistema constante / Carga locales cambia p-cambia M Cambios de caudal = **Temp. estable La demanda de los locales cambia Condiciones exteriores o interiores Cambio de la consigna de caudal CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC 25

26 CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC PANEL DE DEMOSTRACIÓN 26

27 GRACIAS POR SU ATENCIÓN! CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC EDUARDO LORENZO eduardo.lorenzo@danfoss.com HEATING SOLUTIONS & DISTRICT ENERGY DIVISION 27

28 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES POR MARIANO PUERTA GARCÍA RESPONSABLE DE INGENIERÍAS DE BOMBAS GRUNDFOS ESPAÑA

29 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES Por Mariano Puerta García Responsable de Ingenierías de Bombas Grundfos España 29

30 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES 30

31 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES GASTOS ENERGÉTICOS 31

32 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES GASTOS ENERGÉTICOS 32

33 GASTOS ENERGÉTICOS SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES Fuente: Europump Compromiso energético del sector industrial europeo 33

34 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES SISTEMAS DE CONTROL DE BOMBAS 34

35 LEY DE AFINIDAD Q 2 Q 1 = n 2 n 1 H 2 H 1 = n 2 n 1 2 P 2 P 1 = n 2 n 1 3 Caudal > RPM Altura > RPM Potencia > RPM H [%] 100 RPM 100% Característica fija del sistema SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES 25 P [%] % Q [%] Q [%] 35

36 PERFIL DE CARGA EUROPUMPS Caudalen % Horas de funcionamiento en% = Variación de caudal = Perfil de cálculo Caudal [%] Horas [%] Las horas de funcionamiento al año dependen del sistema, un año completo tiene 8,760 horas SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES 36

37 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES PERFIL DE CARGA ASHRAE 37

38 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES PERFIL DE CARGA EUROVENT 38

39 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES CONTROL CURVA CONSTANTE CONTROLADA 39

40 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES CONTROL DE PRESIÓN DIFERENCIAL CONSTANTE 40

41 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES CONTROL DE PRESIÓN PROPORCIONAL INTEGRADA EN BOMBA 41

42 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES PRESION PROPORCIONAL MEDIDA EN EL SISTEMA 42

43 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES CONTROL DE TEMPERATURA DIFERENCIAL CONSTANTE 43

44 En sistemas con caudal variable se puede realizar ahorros significativos. El ahorro total depende del modo de control. El gráfico muestra los ahorros según los diferentes modos de control. SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES 44

45 CONTROL DE CURVA CONSTANTE GRADO DE EFICIENCIA DEL MOTOR: IE3 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES PERFIL HORAS AÑO % CAUDAL CAUDAL PERDIDA DE CARGA RENDIMIENTO MECANICO P2 RENDIMIENTO MOTOR RENDIMIENTO TOTAL P1 TOTAL POR Nº DE HORAS PRECIO KWH 7200 m3/h mca KW IE3 KW KW 0,14 3% 216,00 100% ,10% 7,26 90,10% 67,67% 8, ,55 33% 2376,00 75% 75 23,9 73,50% 6,65 90,10% 66,22% 7, ,33 41% 2952,00 50% 50 25,6 62,00% 5,63 90,10% 55,86% 6, ,31 23% 1656,00 25% 25 26,3 39,50% 4,54 90,10% 35,59% 5, ,07 100% 6984, ,70 45

46 CONTROL DE CURVA CONSTANTE GRADO DE EFICIENCIA DEL MOTOR: IE3 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES PERFIL HORAS AÑO % CAUDAL CAUDAL PERDIDA DE CARGA RENDIMIENTO MECANICO P2 RENDIMIENTO MOTOR RENDIMIENTO TOTAL P1 TOTAL POR Nº DE HORAS PRECIO KWH 7200 m3/h mca KW IE3 KW KW 0,14 3% 216,00 100% ,10% 7,26 90,10% 67,67% 8, ,55 33% 2376,00 75% 75 23,9 73,50% 6,65 90,10% 66,22% 7, ,33 41% 2952,00 50% 50 25,6 62,00% 5,63 90,10% 55,86% 6, ,31 23% 1656,00 25% 25 26,3 39,50% 4,54 90,10% 35,59% 5, ,07 100% 6984, ,70 46

47 CONTROL CON PRESIÓN DIFERENCIAL CONSTANTE GRADO DE EFICIENCIA DEL MOTOR: IE3 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES PERFIL HORAS AÑO % CAUDAL CAUDAL PERDIDA DE CARGA RENDIMIENTO MECANICO P2 RENDIMIENTO MOTOR RENDIMIENTO TOTAL P1 TOTAL POR Nº DE HORAS PRECIO KWH 7200 m3/h mca KW IE3 KW KW 0,14 3% 216,00 100% ,10% 7,26 90,10% 67,67% 8, ,55 33% 2376,00 75% ,80% 5,44 90,10% 67,39% 6, ,39 41% 2952,00 50% ,60% 4,15 90,10% 59,11% 4, ,24 23% 1656,00 25% ,90% 3,18 90,10% 38,65% 3, ,17 100% 6984, ,80 47

48 CONTROL CON PRESIÓN DIFERENCIAL CONSTANTE GRADO DE EFICIENCIA DEL MOTOR: IE3 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES PERFIL HORAS AÑO % CAUDAL CAUDAL PERDIDA DE CARGA RENDIMIENTO MECANICO P2 RENDIMIENTO MOTOR RENDIMIENTO TOTAL P1 TOTAL POR Nº DE HORAS PRECIO KWH 7200 m3/h mca KW IE3 KW KW 0,14 3% 216,00 100% ,10% 7,26 90,10% 67,67% 8, ,55 33% 2376,00 75% ,80% 5,44 90,10% 67,39% 6, ,39 41% 2952,00 50% ,60% 4,15 90,10% 59,11% 4, ,24 23% 1656,00 25% ,90% 3,18 90,10% 38,65% 3, ,17 100% 6984, ,80 48

49 CONTROL CON PRESION PROPORCIONAL (INTEGRADA EN BOMBA) GRADO DE EFICIENCIA DEL MOTOR: IE3 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES PERFIL HORAS AÑO % CAUDAL CAUDAL PERDIDA DE CARGA RENDIMIENTO MECANICO P2 RENDIMIENTO MOTOR RENDIMIENTO TOTAL P1 TOTAL POR Nº DE HORAS PRECIO KWH 7200 m3/h mca KW IE3 KW KW 0,14 3% 216,00 100% ,10% 7,26 90,10% 67,67% 8, ,55 33% 2376,00 75% 75 17,5 73,50% 4,87 90,10% 66,22% 5, ,37 41% 2952,00 50% ,00% 3,30 90,10% 55,86% 3, ,90 23% 1656,00 25% 25 12,6 39,50% 2,17 90,10% 35,59% 2, ,13 100% 6984, ,40 49

50 CONTROL PRESION PROPORCIONAL MEDIDA EN EL SISTEMA GRADO DE EFICIENCIA DEL MOTOR: IE3 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES PERFIL HORAS AÑO % CAUDAL CAUDAL PERDIDA DE CARGA RENDIMIENTO MECANICO P2 RENDIMIENTO MOTOR RENDIMIENTO TOTAL P1 TOTAL POR Nº DE HORAS PRECIO KWH 7200 m3/h mca KW IE3 KW KW 0,14 3% 216,00 100% ,10% 7,26 90,10% 67,67% 8, ,55 33% 2376,00 75% 75 13,5 75,90% 3,63 90,10% 68,39% 4, ,95 41% 2952,00 50% ,20% 1,45 90,10% 67,76% 1, ,81 23% 1656,00 25% ,30% 0,65 90,10% 57,03% 0, ,14 100% 6984, ,90 50

51 CONTROL TEMPERATURA DIFERENCIAL CONSTANTE GRADO DE EFICIENCIA DEL MOTOR: IE3 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES PERFIL HORAS AÑO % CAUDAL CAUDAL PERDIDA DE CARGA RENDIMIENTO MECANICO P2 RENDIMIENTO MOTOR RENDIMIENTO TOTAL P1 TOTAL POR Nº DE HORAS PRECIO KWH 7200 m3/h mca KW IE3 KW KW 0,14 3% 216,00 100% ,10% 7,26 90,10% 67,67% 8, ,55 33% 2376,00 75% 75 11,1 75,95% 2,99 90,10% 68,43% 3, ,66 41% 2952,00 50% ,85% 0,90 90,10% 68,34% 1, ,94 23% 1656,00 25% 25 2,5 75,80% 0,22 90,10% 68,30% 0, ,81 100% 6984, ,41 51

52 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES 52

53 SELECCIÓN DE UNA BOMBA PUNTO DE RENDIMIENTO ÓPTIMO PUNTO DE SELEC. ÓPTIMO -CARGA DEL 3% SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES Máximo rendimiento a plena carga y mejora del este a cargas parciales, según perfil de carga. Incremento de rendimiento a lo largo de vida útil (al envejecer tuberías) 53

54 FLUCTUACIÓN DE FRECUENCIAS DISPONIBLES EN EL MOTOR SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES MAYOR EFICIENCIA: RECOMENDABLE TRABAJAR ENTRE FRECUENCIAS DEL 50% Y 100% RESPECTO A LA FRECUENCIA NOMINAL DE 50 Hz. 54

55 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES 55

56 FRACCIONAMIENTO DE POTENCIA 75 KW + 75 KW INVERSION TOTAL : 150 KW SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES 25 KW + 25 KW + 25 KW + 25 KW TOTAL : 100 KW VENTAJAS: Menor coste de inversión inicial Menor coste de explotación Menores costes de mantenimiento Mayor acercamiento al perfil de carga del sistema Menor riesgo de dejar de dar servicio al sistema Mayor rango de caudales ofrecidos al sistema Mayor eficiencia estacional del sistema de bombeo 56

57 POR QUÉ BOMBAS CON CONTROL DE VELOCIDAD? BENEFICIOS: Ahorro de Energía Reduce el coste del ciclo de vida y la emisión de CO2 Más confort Reduce el ruido producido en la instalación Presión constante Sin golpe de ariete Hace que el proceso funcione en armonía Se adapta automáticamente a los cambios del sistema Reduce el coste total del sistema Las bombas con control de velocidad, reducen considerablemente el número de válvulas en la instalación, con respecto a sistemas de caudal constante Protección de la bomba, motor y electrónica Mayor durabilidad Reduce el estrés del motor, la bomba y el sistema Protección total del motor electrónicamente SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES 57

58 PRECAUCIONES EN LA EXPLOTACIÓN DE BOMBAS CON VARIADOR DE FRECUENCIA No bajar mas del 20% frecuencia nominal Problemas de refrigeración de los cierres mecánicos de la bomba Problemas de refrigeración del motor en bajas frecuencias Instalar en los variadores filtros contra armónicos para evitar posibles interferencias a otros elementos del sistema Problemas de interferencias con otros elementos de control electrónico SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES Importante controlar y sincronizar apertura y cierre de válvulas motorizadas en impulsión bombas con el arranque y parada de bombas con variador frecuencia (a partir de 4 según RITE) Problemas de retroceso del flujo por el desequilibrado de presiones, aguas arriba con aguas debajo, de la válvula motorizada (Revisado y anulado por el nuevo RITE) 58

59 SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES Gracias por su atención! 59

60 INTERACCIÓN DEL CONSUMO / TRANSPORTE / PRODUCCIÓN DE ENERGÍA TÉRMICA EN HVAC Josep Thomas Rosell / Responsable de Prescripción de Carrier / Josep.thomas@carrier.utc.com

61 Circuito primario a caudal variable/secundario a caudal variable o Con bombas dedicadas o comunes en enfriadoras / Ideal para reformas o Control de caudal del primario: por caudal casi nulo en el colector (con caudalímetrosi el colector es partido o por comparación de temperaturas Ojo!! Diseño del colector) por señal de capacidad de la enfriadora Circuito primario de agua fría Circuito secundario Bombas secundarias velocidad variable Desacoplador hidráulico P Climatizador o fancoil Bypass caudal mínimo Bombas primarias velocidad variable 61

62 Diseño del colector-desacoplador. a. Retorno e impulsión de enfriadoras por el exterior Exceso de caudal en primario Temp impulsión 7ºC CHILLER No 1 CHILLER No 2 CHILLER No 8 A las cargas De las cargas Temp retorno 62

63 a. Retorno e impulsión de enfriadoras por el exterior Defecto de caudal en primario Temp impulsión> 7ºC??? CHILLER No 1 CHILLER No 2 CHILLER No 8 A las cargas De las cargas Temp retorno 63

64 b. Retorno e impulsión de las enfriadoras por el interior Exceso de caudal en primario Temp impulsión 7ºC A las cargas CHILLER No 8 CHILLER No 2 CHILLER No 1 De las cargas Temp. retorno??? 64

65 b. Retorno e impulsión de las enfriadoras por el interior Defecto de caudal en primario Temp impulsión > 7ºC A las cargas CHILLER No 8 CHILLER No 2 CHILLER No 1 De las cargas Temp retorno 65

66 c. Retorno de enfriadoras por el interior e impulsión por el exterior Exceso de caudal en primario Temp impulsión 7ºC CHILLER No 1 CHILLER No 2 CHILLER No 8 A las cargas De las cargas Temp retorno??? 66

67 c. Retorno de enfriadoras por el interior e impulsión por el exterior Defecto de caudal en primario Temp impulsión> 7ºC??? CHILLER No 1 CHILLER No 2 CHILLER No 8 A las cargas De las cargas Temp retorno 67

68 d. Retorno de las enfriadoras por el exterior e impulsión por el interior Exceso de caudal en primario DISEÑO ÓPTIMO Temp impulsión 7ºC A las cargas CHILLER No 8 CHILLER No 2 CHILLER No 1 De las cargas Temp retorno 68

69 d. Retorno de las enfriadoras por el exterior e impulsión por el interior Defecto de caudal en primario Temp impulsión > 7ºC A las cargas CHILLER No 8 CHILLER No 2 CHILLER No 1 De las cargas Temp retorno 69

70 GESTIÓN DE LA EFICIENCIA EN LA PRODUCCIÓN Debido a la amplia variabilidad de cargas térmicas a lo largo del día y del año, habrá funcionamiento en cargas parciales necesidad de optimización del rendimiento Necesidad de seguridad en la producción redundancia sistemas de varias enfriadoras en paralelo Método de Secuenciación Optimización del diseño de la central de frío 70

71 Temp seca aire exterior 71

72 Temp entrada agua al condensador 72

73 Indicadores de la Eficiencia IPLV AhRI standard 550/590 vs. Integrated Part Load Value, IPLV 1998 STANDARD for ARI AIR-CONDITIONING & REFRIGERATION INSTITUTE WATER CHILLING PACKAGES USING THE VAPOR COMPRESSION CYCLE Standard 550/ NORTH FAIRFAX DRIVE ARLINGTON, VIRGINIA External ambient Hours Load 35 C 26,7 C 18,3 C 12,8 C 1% 42% 45% 12% 100% 75% 50% 25% ESEER Eurovent 2006 European Seasonal Energy Efficiency Ratio, ESEER External ambient 35 C 30 C 25 C 20 C Hours 3% 33% 41% 23% Load 100% 75% 50% 25% MEDIA PONDERADA BASADA EN 4 CONDICIONES 73

74 AHRI 550/590, apéndiced dice: La ecuación (IPLV) se establece para proporcionar una representación de la eficiencia media en carga parcial para una sola enfriadora. Sin embargo, cuando se calcula la eficiencia de la enfriadora y del sistema, lo mejor es utilizar un análisis integral que refleje los datos meteorológicos reales, las características de carga del edificio, horas de funcionamiento, comportamiento de los economizadores y energía consumida por los equipos auxiliares tales como bombas y torres de enfriamiento. Esto adquiere mayor importancia en sistemas de múltiples enfriadoras porque las enfriadoras individuales que operan en sistemas de múltiples enfriadoras lo hacen mucho más cargadas que enfriadoras individuales funcionando en sistemas de enfriadora simple. 74

75 Optimización de la central de frío-calor Factores a tener en cuenta: Clima típico de la ciudad Perfil de cargas de la central: cómo varía la carga a lo largo del año Horario de funcionamiento Cantidad de enfriadoras y tamaño Tecnología de las enfriadoras: nº circuitos nº etapas capacidad mínima tipo de compresor (scroll, tornillo, centrífugo) algoritmo de control de condensación optimizado con EXV variador de velocidad Consumo de equipos auxiliares: bombas agua fría/bombas agua torre/ventilad.torre Freecooling de aire Freecooling de agua Compensación de la temperatura de consigna con temperatura ambiente exterior o temperatura de retorno o por carga Estrategias de secuenciación de enfriadoras: En cascada En carga equilibrada Enfriadora para cargas bajas Recoge el ESEER todos estos factores? 75

76 76

77 Tamaño Instalación de Referencia: 1700 KW Sistema Sistema 1 Sistema 2 EER: 5,89 ESEER: 6,77 EER: 5,66 ESEER: 9,03 Tipo Sistema 3 Enfriadoras agua/agua 3 Enfriadoras agua/agua con compresor de con compresor de tornillo con variador de tornillo frecuencia Refrigerante R-134a R-134a E.E.R. (Eficiencia a plena carga s/eurovent) 5,89 5,66 ESEER (Eficiencia estacional s/eurovent) 6,77 9,03 Coste energético anual basado en el ESEER Sistema 1 Sistema 2 Ahorro % Ahorro Consumo Enfriadoras kwh para 3132 horas/año kwh kwh kwh 25% Consumo Enfriadoras, a 0,14 /kwh % Inversión % Retorno simple inversión años 2,0 años 77

78 100 CH-1 CH-2 CH Carga enfriadora (%) Carga del edificio (%) Representa el comportamiento de las enfriadoras en mi edificio real? y el consumo de bombas y torres? y la secuenciación? y el perfil de cargas? Con el cálculo de los consumos basados en el ESEER sólo he tenido en cuenta el número de horas de funcionamiento y un indicador de eficiencia nominal para todas las enfriadoras de cada sistema comparado. 78

79 Coste energético anual basado en el funcionamiento real optimizado Sistema 1 EER: 5,89 ESEER: 6,77 Sistema 2 EER: 5,66 ESEER: 9,03 Ahorro % Ahorro Consumo Enfriadoras kwh/año) kwh kwh kwh 6% Disipación de calor (kwh/año) kwh kwh kwh -2% Bombas de agua fría (kwh/año) kwh kwh -154 kwh -1% Bombas agua condensación (kwh/año) kwh kwh -999 kwh -3% Total Eléctrico (kwh/año) kwh kwh kwh 4% Consumo Total, a 0,14 /kwh % Retorno simple inversión años inversión % 12,9 años 100 CH-1 CH-2 CH Carga enfriadora (%) Carga del edificio (%) 79

80 100 CH-1 CH-2 CH-3 Carga enfriadora (%) Carga del edificio (%) Temp. Bin( C) Condiciones de funcionamiento sistema enfriadoras Bin MCWB ( C) Carga del edificio Carga del edificio Enfriadoras Carga enfriadora (%) (kw) Activas (%) 36,4 21, ,6 19, ,8 19, ,1 18, ,3 17, ,5 15, ,7 14, ,9 12, ,2 10, ,4 8, ,6 6, ,8 4, ,1 1, ,3-0, ,5-2, ,3-5, SPLV vs ESEER Valor de carga parcial del sistema: 3 x tornillos sin variador en secuencia 7,61 SPLV ESEER 30XW-P0562 6,77 ESEER 30XW-P0562 6,77 ESEER 30XW-P0562 6,77 ESEER Resumen de ECWT y fact. de ponderación Factores de ponderación personalizados Temp. entrada condensador personalizadas ( C) Enfriadora 25% 50% 75% 100% 25% 50% 75% 100% CH-1-30XW-P0562 0,000 0,100 0,704 0,196 n/d 19,8 22,5 27,2 CH-2-30XW-P0562 0,000 0,100 0,704 0,196 n/d 19,8 22,5 27,2 CH-3-30XW-P0562 0,000 0,100 0,704 0,196 n/d 19,8 22,5 27,2 80 Valor de carga parcial del sistema: 3 x tornillos con variador en secuencia 8,16 SPLV ESEER 30XW-V0580 9,03 ESEER 30XW-V0580 9,03 ESEER 30XW-V0580 9,03 ESEER

81 System Efficiency vs. Outdoor Air Temperature Cooling Load ALT1-3 x 30XW-P0562 en secuencia ALT2-3 x 30XW-V0580 en equilibrado 7,0 Cooling Load (kwh) Outdoor Air Temperature ( C) 6,5 6,0 5,5 5,0 System Efficiency (EER) Coste energético anual basado en el funcionamiento real optimizado Sistema 1 EER: 5,89 ESEER: 6,77 Sistema 2 EER: 5,66 ESEER: 9,03 Ahorro % Ahorro Consumo Enfriadoras kwh/año) kwh kwh kwh 17% Disipación de calor (kwh/año) kwh kwh kwh -10% Bombas de agua fría (kwh/año) kwh kwh -34 kwh 0% Bombas agua condensación (kwh/año) kwh kwh kwh -88% Total Eléctrico (kwh/año) kwh kwh kwh 5% Consumo Total, a 0,14 /kwh % inversión % Retorno simple inversión años 10,4 años Carga enfriadora (%) CH-1 CH-2 CH Carga del edificio (%) Carga enfriadora (%) CH-1 CH-2 CH Carga del edificio (%) 81

82 Producción de agua fría y caliente con máquinas frigoríficas o Enfriadoras con Recuperación de calor vs Máquinas de calor: Control de capacidad por el lado de frío o por el lado de calor Alta condensación > 50ºC salida agua: compresores y componentes eléctricos Aislamiento térmico condensador y compresor o Recuperación parcial (desrecalentador) / Recuperación total o o o Temperatura máxima de salida de agua caliente Consideraciones de diseño: separar los circuitos por temperatura para optimizar eficiencia optimizar el tamaño de la máquina de calor carga mínima de funcionamiento de la máquina de calor control de temperatura de agua fría con bomba de caudal variable Protección por baja evaporación: descarga cuando la demanda de calor supera a la de frío 82

83 Recuperación de calor Estropeamos la eficiencia de la producción de frío? 83

84 Recuperación de calor- Configuración optimizada 84

85 OPTIMIZACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE CALOR o o o o Máquinade calorcontrolandosucapacidadporel ladode calor: 1ª etapade fríoy de calor. Colocada antes de las calderas para evitar su pérdida de carga y conservar el control existente. Bombade aguafríade caudal variable en la máquinade calorparacontrolarla temperatrade impulsiónde agua fría(comporbar caudal mínimo admisible). Si la cargade fríoesmuybaja, la máquinade calordescargacapacidadparaevitarparadaporantihielo. 85

86 Recuperación de calor con enfriadoras aire-agua 86 86

87 Instalación de un equipo agua-agua máquina de calor para producción de ACS 3 UdEnfriadoras 30GX082, con compresor de tornillo y refrigerante R134A Cap. Nom.: 282 kw EER: 2,95 Temp. Imp.: 6ºC Disipación de calor a Torre de refrigeración existente Caldera de condensación Comb: Gas natural Cap. Nom.: 500 kw Rend. Nom.: 90% Temp. Imp.: 70 ºC Demanda de frío para dar servicio a todo el hotel: habitaciones y zonas nobles. Demanda de agua caliente para generación de ACS para habitaciones y para cocina. 87

88 Configuración de enfriadoras en serie y a contraflujo Configuración convencional en paralelo: 6,7ºC 6,7ºC 35ºC 35ºC 28,3ºC 28,3ºC 88

89 Configuración de enfriadoras en serie y a contraflujo 11,1ºC 6,7ºC 35ºC 32,2ºC Consumo 5-10% menor que la configuración en paralelo 23,9ºC 25,6ºC 89

90 Configuración de enfriadoras en serie y a contraflujo Bombas del condensador de caudal constante Torre de refirgeración Ideal para aplicaciones de caudal de agua variable en primario o caudal constante con alto salto de temperatura (bajo caudal) Circuito primario de agua fría a caudal variable Enfriadoras en serie Bomba de agua caliente Enfriadoramáquina de calor 90

91 Muchas gracias por su atención! 91