All Seasons CLIMATE COMFORT. Heating. Air Conditioning. Applied Systems. Refrigeration TOP SECRET SECRET INTERNAL USE ONLY PUBLIC

Transcripción

1 All Seasons CLIMATE COMFORT Heating Air Conditioning Jornadas Eficiencia Energética Applied Systems Refrigeration Tecnología INVERTER aplicada en plantas enfriadoras de agua de condensación por aire TOP SECRET SECRET INTERNAL USE ONLY PUBLIC

2 Jornadas Eficiencia Energética Tecnología INVERTER aplicada en plantas enfriadoras de agua de condensación por aire 1. Aplicación y descripción de la tecnología Inverter 2. Últimos avances de la tecnología Inverter 3. Ejemplos de aplicación práctica 4. Gama unidades enfriadoras y bombas de calor 2

3 1. Aplicación y descripción de la tecnología Inverter La importancia de la eficiencia Los equipos de climatización absorben ENERGIA ELECTRICA, lo que produce: COSTES DE FUNCIONAMIENTO IMPACTO MEDIOAMBIENTAL La eficiencia energética es el factor principal para reducir drásticamente los costes y preservar el medio ambiente. 3

4 1. Aplicación y descripción de la tecnología Inverter Tecnología Inverter Consumo energético en una enfriadora: Ventiladores (refrig. aire) 2 ENFRIADORA 1 Compresor Bombas en el lado hidráulico 3 Consumo energético en climatizadores y fancoils: UTA FCU Ventiladores. 4

5 1. Aplicación y descripción de la tecnología Inverter Tecnología Inverter La tecnología Inverter puede compararse a la tecnología de un coche: " Cuanto más se pisa el acelerador, más rápido vas De hecho, el Inverter utilizado en compresores establece la capacidad de la unidad de regular de forma continua el flujo de transferencia energética, modificando la velocidad del compresor en respuesta a la demanda de frío. Ejemplo El no-inverter puede compararse con una bombilla on/off; este tipo de unidad arrancará a plena carga La unidad Inverter aumentará gradualmente su potencia, en base a la necesidad de potencia del edificio, como un regulador de luz NO-INVERTER INVERTER Potencia Potencia 100% 100% OFF ON 0% OFF ON 0% REGULADOR 5

6 1. Aplicación y descripción de la tecnología Inverter Compresor tornillo no-inverter La velocidad de giro del compresor se mantiene constante durante el funcionamiento a carga parcial Frecuencia 50Hz Compressor load 100% 75% 50% 25% RPM Hz Compresor tornillo INVERTER 50Hz 60Hz 70Hz La velocidad de giro del compresor varía dependiendo de la carga Compressor load 100% 75% 50% 25% RPM RPM RPM

7 1. Aplicación y descripción de la tecnología Inverter Reducción potencia eléctrica absorbida Power Input 110% 100% 90% Compresor tornillo no-inverter La potencia absorbida por la enfriadora con compresor NO Inverter es más baja que la unidad Inverter La potencia absorbida por la enfriadora es considerablemente más baja con un COMPRESOR INVERTER 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Compresor tornillo INVERTER 0% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 110% Compressor Load - A plena carga la unidad NO Inverter es más eficiente que la solución Inverter debido a las pérdidas introducidas por el variadador de frecuencia - Por el contrario, la solución Inverter maximiza la eficiencia a carga parcial 7

8 1. Aplicación y descripción de la tecnología Inverter Variación de capacidad Capacity 190% 200% 180% 160% 140% 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% Cuanto mayor es la frecuencia mayor es el incremento de Capacidad (frío / calor) Frequency (Hz) 8

9 1. Aplicación y descripción de la tecnología Inverter EER EER Dependiendo de la frecuencia y las condiciones de trabajo el COP es diferente Comportamiento del compresor para diferentes condiciones de trabajo (agua en el evaporador y temperatura del aire) Frequency (Hz) 9 9

10 1. Aplicación y descripción de la tecnología Inverter Diseño enfocado a eficiencia COP % Water 8.3/7C Air 20C 50% Comportamiento del compresor para diferentes condiciones de trabajo (agua en el evaporador y temperatura del aire) Water 9.5/7C Air 25C 75% Water 10.8/7C Air 30C Water 12/7C Air 35C % % Diseño de la unidad enfocado a obtener la mejor eficiencia a cargas parciales Min Rated80 Max Frequency (Hz) Un incremento de frecuencia permitiría obtener una capacidad extra cuando sea necesario 10

11 1. Aplicación y descripción de la tecnología Inverter Diseño enfocado a capacidad extra COP % Water 8.3/7C Air 20C 50% Water 9.5/7C Air 25C 75% Comportamiento del compresor para diferentes condiciones de trabajo (agua en el evaporador y temperatura del aire) Water 10.8/7C Air 30C Water 12/7C Air 35C % % 0.50 Diseño de la unidad enfocado a satisfacer la demanda térmica en cualquier circunstancia 10 Min Rated Max Frequency (Hz) 11

12 1. Aplicación y descripción de la tecnología Inverter Diseño enfocado a eficiencia o maximización del la capacidad extra? Tecnología Inverter Cooling Only Inverter APLICACION Heat Pump Inverter Eficiencia de la unidad (compresores + ventiladores) ENFOQUE DE DISEÑO Maximizar capacidad extra a bajas temperaturas ambiente Excelente eficiencia energética especialmente a cargas parciales RESULTADO Capacidad calorífica extra para cumplir con la demanda incluso en los días más fríos 12

13 1. Aplicación y descripción de la tecnología Inverter Bomba de calor con compresor monotornillo inverter Gracias a la tecnología inverter la bomba de calor puede satisfacer la demanda térmica en todo momento Capacidad extra mediante el incremento de la frecuencia de trabajo para cumplir con la demanda térmica Boost Request (kw) Thermal load requirement Outside ambient temperature (C) No existe necesidad de caldera durante los días más fríos Bomba de calor tradicional Reducción de la frecuencia 30 de trabajo para cumplir con la demanda térmica 30 Hz 13

14 1. Aplicación y descripción de la tecnología Inverter Diseño enfocada a /kw COP % Water 8.3/7C Air 20C Comportamiento del compresor para diferentes condiciones de trabajo (agua en el evaporador y temperatura del aire) 50% Water 9.5/7C Air 25C 75% Water 10.8/7C Air 30C Water 12/7C Air 35C % Diseño de la unidad enfocado a la mejor relación /kw Min Rated 90 = Max 100 Frequency (Hz) Con esta solución la capacidad extra no está disponible 14

15 1. Aplicación y descripción de la tecnología Inverter Otros beneficios: no hay picos de arranque La máxima corriente de arranque de la unidad está siempre por debajo de la máxima corriente de operación No hay picos de corriente en el motor eléctrico INVERTER No hay sobrecalentamiento en el motor No hay caídas de voltaje en la red 15

16 1. Aplicación y descripción de la tecnología Inverter Otros beneficios: optimización cosφ Curva típica de factor de potencia para motor eléctricos industriales 1.0 Displacement Power Factor Traditional chiller INVERTER Motor load Con la tecnología inverter el factor de potencia se mantiene siempre en torno al 0,95 -Ahorro por costes de energía reactiva -Ahorro en costes de cables y menor disipación de calor en los mismos 16

17 1. Aplicación y descripción de la tecnología Inverter Otros beneficios: nivel sonoro La reducción del nivel sonoro a cargas parciales se consigue variando la velocidad de los ventiladores pero especialmente mediante la variación de la frecuencia de trabajo de los compresores, lo que garantiza el mínimo nivel sonoro en cualquier condición de funcionamiento INVERTER La reducción de RPM de los compresores permite la reducción de ruido Esto se traduce en una importante reducción acústica cuando la máquina funciona a cargas parciales Durante la mayor parte del año la máquina operará a carga parcial produciendo una potencia sonora menor que la nominal. 17

18 2. Últimos avances de la tecnología Inverter Un poco de historia..daikin pionero en aplicaciones Inverter Inverter heat pump screw EWYD-BZ First inverter driven R-134a H/P screw unit in the market First and Largest range with single screw compressor inverter driven (up to 1,8 MW) First inverter driven chiller R-410A scroll unit in the market Inverter mini-chiller EWA/YQ005~007AC Daikin s First inverter driven R-134a Cooling Only screw unit Inverter C/O screw EWAD-BZ Small chiller inverter series with inverter driven R-410A scroll compressors 18

19 2. Últimos avances de la tecnología Inverter Un poco de historia..daikin pionero en aplicaciones Inverter Más de 800 unidades Daikin Inverter con compresor monotornillo ya están funcionando en Europa 19

20 2. Últimos avances de la tecnología Inverter Power Input 110% 100% 90% Compresor tornillo no-inverter 80% 70% 60% 50% 40% 30% Compresor tornillo INVERTER 20% 10% 0% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 110% Compressor Load Daikin presenta una nueva tecnología de compresor: el compresor monotornillo Inverter y Variable Volume Ratio (VVR) El mejor rendimiento en cualquier condición de carga, con la misma enfriadora: Incomparable eficiencia a carga parcial Valores excelentes a plena carga 20

21 2. Últimos avances de la tecnología Inverter Nueva tecnología en compresores Inverter INVERTER y VALVULA CORREDERA para VVR B A Succión Descarga para una modulación continua y adaptación a cualquier condición de carga para la optimización de la relación de compresión A Posición A Low pressure ratio B Posición B High pressure ratio 21

22 2. Últimos avances de la tecnología Inverter Nueva tecnología en compresores Inverter... hasta hoy Compresor no optimizado para altas velocidades de rotación. Baja eficiencia a carga total debido a las elevadas pérdidas de presión en el circuito de refrigerante Elevados costes del cable apantallado para reducir interferencias, en la conexión del compresor y el Inverter Variador de frecuencia (Inverter) tradicional usado en enfriadoras Panel eléctrico grande para la instalación del Inverter Coste más elevado Ventilación forzada para refrigeración del cuadro eléctrio desde hoy... Compresor optimizado para altas velocidades de rotación y alto cuadal de refrigerante Diseño propio del variador de frecuencia y el compresor con tecnología exclusiva Inverter integrado dentro del propio cuerpo del compresor Diseño compacto gracias al sistema de refrigeración del variador mediante refrigerante Cables estándar Panel eléctrico compacto Sin necesidad de espacio adicional para instalación del Inverter Sin necesidad de ventilación forzada 22

23 2. Últimos avances de la tecnología Inverter Nueva tecnología en compresores Inverter INVERTER y VALVULA CORREDERA para VVR B A Succión Descarga para una modulación continua y adaptación a cualquier condición de carga para la optimización de la relación de compresión A Posición A Low pressure ratio B Posición B High pressure ratio 23

24 2. Últimos avances de la tecnología Inverter Nueva tecnología en compresores Inverter Variable Volume Ratio (VVR) Compressor Efficiency VR 2.0 VR 3.0 La eficiencia del compresor es optimizada con una relación de compresión variable a cualquier condición de trabajo gracias a: Válvula de corredera Controlador avanzado Pressure Ratio 2 compresores en 1 24

25 2. Últimos avances de la tecnología Inverter Nueva tecnología en compresores Inverter Gestión dinámica de la presión de condensación El controlador de la unidad es capaz de modular las condiciones de funcionamiento para conseguir el punto de trabajo más eficiente Power Input Potencia absorbida total Potencia absorbida ventiladores Potencia absorbida Compresores El mejor valor de presión para obtener el mejor valor de EER Presión Condensación 25

26 2. Últimos avances de la tecnología Inverter Nueva tecnología en compresores Inverter ESEER Avg. 5,8 Up to 6 Avg. 5,4 Avg. 5,0 Platinum Silver Gold EER at full load EWAD-TZ Avg. 3,5 Avg. 3,2 Avg. 2,8 Cooling Capacity

27 3. Ejemplos de aplicación práctica Instalación para aplicación de confort Simulación de enfriadora No-inverter frente a Inverter, para mostrar la optimización de la eficiencia a carga parcial y por lo tanto la reducción de los costes de operación y emisiones de CO2 Simulación de funcionamiento de un edificio de oficinas Las condiciones de diseño son: agua 12/7ºC en el evap. y 35ºC en ambiente Capacidad frigorífica demandada en las condiciones de diseño de 1.685kW Nivel de eficiencia y ruido no especificado Funcionamiento anual de la enfriadora horas Precio de la electricidad 0.12 /kwh CO 2 emission factor of 0.649kg/kWh NON-INVERTER INVERTER CONSUMO DE ENERGIA Part load ratio Air temp. Cº Weighting coeff. Running hours EER Cap. (kw) PI (kw) Energy (kwh) EER Cap. (kw) PI (kw) Energy (kwh) DIFERENCIA 100% 35ºC A = 3% 42h 3, , % 30ºC B = 33% 462h 3, , % 25ºC C = 41% 574h 4, , % 20ºC D = 23% 322h 5, , TOTAL 1.400h 4, , COSTES DE OPERACION /kwh 20% ahorro en costes de operación (1y) (5y) FACTOR EMISIONES CO kg/kWh 20% reducción kg emisiones CO kg kg (1y) kg (5y) 27

28 3. Ejemplos de aplicación práctica Instalación para aplicación de confort Basado en los cálculos previos podemos : comparar el coste de func de la enfriadora no-inverter/inverter en una vida util de 15 años simular el coste total para el usuario del sistema con enfriadora no Inverter suponer que la enfriadora no-inverter se vendió a y la inverter a LEGENDA: Running cost ( ) Unit chiller cost ( ) Other costs ( ) OTROS RUNNING COSTESCOSTS 1 El year uso de la tecnología 15 years inverter conlleva otros beneficios económicos: year LIFE-CYCLE COSTS 15 years ) CORRIENTE DE ARRANQUE El inverter garantiza la eliminación de los picos de arranque y por tanto los picos de consumo ) FACTOR DE POTENCIA -20% % No hay necesidad de corrección del factor de potencia NON-INVERTER INVERTER NON-INVERTER INVERTER NON-INVERTER INVERTER NON-INVERTER INVERTER 28

29 3. Ejemplos de aplicación práctica Instalación para aplicación de proceso % Carga unidad enfriadora suministrando una potencia frigorífica constante 29

30 3. Ejemplos de aplicación práctica Instalación para aplicación de proceso 30

31 3. Ejemplos de aplicación práctica Instalación para aplicación de proceso HORARIO DE FUNCIONAMIENTO 12 meses de funcionamiento anual 7 días de funcionamiento semanal 24 horas de funcionamiento diario POTENCIA FRIGORIFICA DEMANDADA kw PRECIO ENERGIA ELECTRICA 0,10 /kwh CONDICIONES DE SELECCION Tª exterior 40ºC Tª agua 10ºC y ΔT 5ºC Perfil climático Valladolid 31

32 3. Ejemplos de aplicación práctica UNIDAD INVERTER: AWS XE XN INV UNIDAD FREE-COOLING: AWS XE ST FC-SG Tª Total Pf Compr Pa Compr Pa Vent Energía Potencia Electrica Pf Compr Pf FC Pa Compr Pa Vent Pa Contr Energía Potencia Electrica EER EER exterior horas [kw] [kw] [kw] suministrada (kwh) Consumida (kwh) [kw] [kw] [kw] [kw] [kw] suministrada Consumida (kwh) ,42 8, , ,7 1,5 43, , ,42 8, , ,9 1,5 39, , ,25 8, , ,5 1,5 35, , ,68 8, , ,9 14 1,25 11, , ,45 8, , ,1 14 1,25 10, , ,42 8, , ,7 7,46 1 9, , ,23 7, , ,2 7,63 1 9, , ,01 8, , , , ,44 7, , ,15 1 8, , ,88 7, , ,9 1 8, , ,77 7, , , , ,71 7, , ,4 1 7, , ,68 7, , ,4 1 7, , ,2 7, , ,6 1 6, , ,5 7, , ,7 1 6, , ,5 7, , , , ,5 7, , , , ,5 7, , , , ,5 6, , , , ,5 6, , , , ,5 6, , , , ,5 6, , , , ,5 6, , , ,5 5, , , , ,5 5, , , , ,5 5, , , , ,5 5, , , , ,5 5, , , , ,5 5, , , , ,5 4, , , , ,5 4, , , , ,5 4, , , , ,5 4, , , , ,5 4, , , , ,5 3, , , ,5 3, , , , ,5 3, , , , ,5 3, , , , ,5 3, , , , ,5 3, , , ,2 Resultado Simulación Valladolid 32

33 3. Ejemplos de aplicación práctica Instalación para aplicación de proceso Resultado Simulación Valladolid 33

34 3. Ejemplos de aplicación práctica Instalación para aplicación de proceso Energia Suministrada TOTAL (kwh) Energía Eléctrica Consumida TOTAL (kwh) EER PREVISTO 6, % 5,77 COSTE ENERGIA CONSUMIDA ANUAL % COSTE UNITARIO kw FRIGORÍFICO 0,0145 0,0173 OTROS COSTES A CONSIDERAR Glicol necesario en la instalación para unidades con free-cooling Gasto energético superior en el bombeo en unidades free-coooling Coste superior de las unidades free-cooling 34

35 3. Ejemplos de aplicación práctica Resultado Simulación Barcelona 35

36 3. Ejemplos de aplicación práctica Instalación para aplicación de proceso Energia Suministrada TOTAL (kwh) Energía Eléctrica Consumida TOTAL (kwh) EER PREVISTO 6, % 4,97 COSTE ENERGIA CONSUMIDA ANUAL % COSTE UNITARIO kw FRIGORÍFICO 0,0151 0,0201 OTROS COSTES A CONSIDERAR Glicol necesario en la instalación para unidades con free-cooling Gasto energético superior en el bombeo en unidades free-coooling Coste superior de las unidades free-cooling Resultado Simulación Barcelona 36

37 3. Ejemplos de aplicación práctica Instalación para aplicación de proceso Posibilidad de trabajar con mayor número de unidades y un porcentaje de carga menor Posibilidad de obtener más capacidad frigorífica gratuita con Tª exterior baja 37

38 3. Ejemplos de aplicación práctica Instalación para aplicación de proceso Free-cooling 1 ud ON vs 2 uds.on Resultado Simulación Valladolid 38

39 3. Ejemplos de aplicación práctica Instalación para aplicación de proceso INVERTER 1 ud ON vs 2 uds.on Resultado Simulación Valladolid 39

40 3. Ejemplos de aplicación práctica Instalación para aplicación de proceso INVERTER 2 uds ON vs Free-cooling 2 uds.on Resultado Simulación Valladolid 40

41 3. Ejemplos de aplicación práctica Instalación para aplicación de proceso Energía Suministrada TOTAL (kwh) Energía Eléctrica Consumida TOTAL (kwh) % EER PREVISTO 8,51 6,87 COSTE ENERGIA CONSUMIDA ANUAL COSTE UNITARIO kw FRIGORÍFICO -24% ,0117 0,0146 OTROS COSTES A CONSIDERAR Glicol necesario en la instalación para unidades con free-cooling Gasto energético superior en el bombeo en unidades free-coooling Coste superior de las unidades free-cooling 41

42 1. Aplicación y últimos avances de la tecnología Inverter Conclusiones La tecnología INVERTER se postula como la alternativa más óptima, desde el punto de vista energético, no sólo para aplicaciones de confort sino también para aplicaciones especiales, con demanda continua y constante durante todo el año. Dentro de la variabilidad climatología de la geografía española, la tecnología INVERTER aplicada a compresores se posiciona, en todos los casos, como la alternativa más eficiente. En climas con temperaturas moderadas, los resultados obtenidos, en términos de ahorros económicos de explotación, son realmente espectaculares. Incluso ahorros por encima del 50% frente a otras tecnologías usadas actualmente. El uso de esta tecnología proporciona, además, una serie de beneficios adicionales: Mayores eficiencias a cargas parciales Bajo nivel sonoro a cargas parciales Eliminación de los picos de arranque Óptimo factor de potencia (> 0.95) 42

43 4. Gama unidades enfriadoras y bombas de calor Condensación por aire EWA/YQ-ADV/ACV/W (Scroll R-410A) COOLING CAPACITY (kw) EWAD-CZ (Screw R-134a) EWA/YQ-GZ (Scroll R-410A) EWA/YQ-BA (Scroll R-410A) NUEVA enfriadora Inverter EWAD-TZ EWYD-BZ (Screw R-134a) EWAD-E- (Screw R-134a) EUWA/Y-KBZ (Scroll R-407C) EWYQ-F- (Scroll R-410A) EWAQ-E-/F- (Scroll R-410A) EWAD-D- (Screw R-134a) EWAD-C- (Screw R-134a) EWAD-CF (Screw R-134a) La gama Inverter cubre una amplia gama de potencias hasta1.800kw! hasta1.800kw! Cooling only Heat Pump All Seasons CLIMATE COMFORT 43

44 MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN 44