Mejora de la eficiencia energética de las instalaciones de climatización

Transcripción

1 Mejora de la eficiencia energética de las instalaciones de climatización Renovación y actualización normativa de las instalaciones del Hospital Asepeyo de Sant Cugat Octubre de 2015 XXXIII Seminario de Ingeniería Hospitalaria Congreso Nacional Joaquín Teruel Ortega Director de Servicios Generales José Fernández Ortiz Jefe de Ingeniería y Mantenimiento - Servicio de Ingeniería y Mantenimiento - Hospital Asepeyo de Sant Cugat GA-2004/0143 E- CAT

2 Centro de Prevención y Rehabilitación ASEPEYO DE SANT CUGAT (CEPRA) - Hospital de Traumatología para atención aguda de A.T. y E.P. - Dirección seguridad e higiene - Centro formativo. U.C.A. CALIDAD, MEDIO AMBIENTE Y P.R.L. Certificado ISO 9001: 2008 Acreditación Hospitalaria de la Generalitat 2013 Certificado ISO 14001: 2004 y Registro EMAS III Sistemas de Gestión de la Seguridad y Salud en el trabajo OHSAS GA-2004/0143 E- CAT

3 CEPRA Centro de Prevención y Rehabilitación ASEPEYO DE SANT CUGAT (CEPRA) ENTIDAD COLABORADORA DE LA U.P.C. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CATALUÑA Máster oficial de Ingeniería Biomédica Grado en Ingeniería Biomédica ENTIDAD COLABORADORA DE LA F.P.C. FUNDACIÓN POLITÉCNICA DE CATALUÑA Cursos de postgrado en Ingeniería Hospitalaria. Cursos de postgrado en Seguridad Hospitalaria

4 CEPRA Centro de Prevención y Rehabilitación ASEPEYO DE SANT CUGAT (CEPRA) Instalaciones m2 126 habitaciones (122 individuales y 4 dobles) 5 quirófanos de traumatología. 6 boxes de UCI. Equipamiento principal 1 TAC 64 coronas. 1 RM cerrada 1,5 Teslas. 1 RM abierta 0,35 Teslas. Actividad Hospitalaria Intervenciones/año estancias con índice de ocupacíón 86 % Unidad de rehabilitación: sesiones/ año Consultas externas: visitas/año. Acuerdos con otras mutuas de accidentes para acoger actividad sanitaria.

5 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN. ORIGEN DE LA NECESIDAD 2. OBJETIVOS 3. METODOLOGÍA Y PROCESO SEGUIDO 4. SITUACIÓN DE PARTIDA 5. MEJORAS EN LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE Y FRÍA 6. MEJORAS EN EL CONTROL CENTRALIZADO 7. MEJORAS EN LOS CLIMATIZADORES DE QUIRÓFANOS 8. RESULTADOS 9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 10. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 11. AGRADECIMIENTOS

6 1. INTRODUCCIÓN. ORIGEN DE LA NECESIDAD INSTRUCCIÓN TÉCNICA IT 4 INSPECCIÓN (R.I.T.E.) I.T.4.2 Inspecciones periódicas de eficiencia energética RITE Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios

7 1. INTRODUCCIÓN. ORIGEN DE LA NECESIDAD INSTRUCCIÓN TÉCNICA IT 4 INSPECCIÓN I.T.4.2 Inspecciones periódicas de eficiencia energética - IT Inspección de los sistemas de instalaciones de aire acondicionado PARA INSTALACIONES MAYORES A 12 kw - Análisis y evaluación del rendimiento y dimensionado del generador de frío en comparación con la demanda de refrigeración a satisfacer por la instalación - En las inspecciones periódicas el Coeficiente de Eficiencia Frigorífica (EER) tendrá un valor no inferior a 2 - Tras la realización de la inspección se emitirá un informe que incluirá la calificación del estado de la instalación así como recomendaciones para mejorar en términos de rentabilidad la eficiencia energética de la instalación inspeccionada, dichas recomendaciones podrán incorporarse al certificado de eficiencia energética del edificio - IT 4.3 Periodicidad de las inspecciones de eficiencia energética CADA 15 AÑOS I.T Periodicidad de las inspecciones de la instalación térmica completa. Potencia térmica instalada mayor de 20 kw en Calor y 12 kw en frío

8 2. OBJETIVOS 1. Cumplimiento legal 2. Asegurar la continuidad en el funcionamiento de las instalaciones 3. Necesidad de reducción de costes 4. Mejora ambiental

9 2. OBJETIVOS 1. Cumplimiento legal: - Reglamento 2037/2000 del Parlamento Europeo y del Consejo sobre las sustancias que agotan la capa de ozono - R.I.T.E. Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios - C.T.E Documento Básico HE. Ahorro de Energía - UNE :2005. Instalaciones de aire acondicionado en hospitales - UNE-EN-ISO Salas limpias y ambientes controlados UNE-EN-ISO Salas limpias y ambientes controlados

10 2. OBJETIVOS 2. Asegurar la continuidad en el funcionamiento Funcionamiento intensivo durante 20 años: No Reutilización de R-22 Bajo rendimiento energético Muchas y costosas averías Largos periodos de inactividad

11 2. OBJETIVOS 3. Necesidad de reducción de costes Costes de mantenimiento Costes de consumos energéticos. Gas y electricidad 4. Mejora ambiental Sustitución de R-22 por R-410A Objetivos de reducción de consumo de energía eléctrica Objetivos de reducción de emisiones de CO 2 E- CAT GA-2004/0143

12 3. METODOLOGÍA Y PROCESO SEGUIDO

13 3. METODOLOGÍA Y PROCESO SEGUIDO Renovación instalación clima Renovación instalación de climatización

14 4. SITUACIÓN DE PARTIDA CTE DB HE. Ahorro Energético 2. Caracterización y cuantificación de la exigencia INDICADOR DEL PROCESO DE MEJORA: CALIFICACIÓN ENERGÉTICA C B

15 5. MEJORAS EN LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE Y FRÍA INSTALACIÓN INICIAL: 5 BOMBAS DE CALOR CON RECUPERACIÓN 2 ENFRIADORAS PROBLEMAS: - MAL RENDIMIENTO POR OBSOLESCENCIA DE LAS MÁQUINAS. (En algunos casos inferior a EER de 2 y en otros muy próximo). - AVERÍAS COSTOSAS - BOMBAS CIRCULADORAS DE CIRCUITO PRIMARIO FUNCIONANDO 24 HORAS AL 100% - BOMBAS CIRCULADORAS DE CIRCUITO SECUNDARIO FUNCIONADO 24 HORAS AL 100%

16 5. MEJORAS EN LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE Y FRÍA BOMBAS CIRCULADORAS CIRCUITO SECUNDARIO BOMBAS CIRCULADORAS CIRCUITO PRIMARIO MÁQUINAS DE PRODUCCIÓN MEJORAS PROPUESTAS POR LA INSPECCIÓN Y COMPROBADAS POR LA AUDITORÍA ENERGÉTICA: EL DISEÑO DE LA INSTALACIÓN. (Reducción del Nº de máquinas, optimización de recorridos, redimensionado tuberías) EN EL MODO DE FUNCIONAMIENTO. Reducción del tiempo de funcionamiento y de las potencias de bombas y ventiladores. (Gracias a los variadores de frecuencia y al nuevo control centralizado)

17 5. MEJORAS EN LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE Y FRÍA Desmantelamiento de la instalación Instalación de nuevas máquinas

18 5. MEJORAS EN LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE Y FRÍA INSTALACIÓN ACTUAL: 4 BOMBAS DE CALOR CON R-410A CON RECUPERACIÓN DE CALOR. 2 ENFRIADORAS R-407 VENTAJAS: - ALTO RENDIMIENTO ENERGÉTICO - BOMBAS CIRCULADORAS DEL CIRCUITO PRIMARIO FUNCIONAN SOLO CUANDO FUNCIONA LA BOMBA DE CALOR O LA ENFRIADORA - BOMBAS CIRCULADORAS DEL CIRCUITO SECUNDARIO MODULAN A TRAVÉS DE VARIADORES DE FRECUENCIA EN FUNCIÓN DE LA DEMANDA DE CADA MOMENTO CUANDO VARÍA LA DIFERENCIA ENTRE Tª IMPULSIÓN Y Tª RETORNO

19 5. MEJORAS EN LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE Y FRÍA EER frente a Tª Ext de Refrigeradora con recuperación MAPA de EER de Bomba de calor en función de: Temperatura Exterior y de la Modulación en % EER 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 MAYOR RENDIMIENTO MAYOR RENDIMIENTO ENERGÉTICO 2 COMPRESORES (50%) 1 COMPRESOR (25%) % 5,75 5,61 5,47 5,33 5,2 5,08 4,95 4,83 4,71 4,6 4,48 4,37 4,26 4,15 4,05 3,94 3,84 3,74 3,64 3,54 3,45 50% 5,85 5,69 5,53 5,38 5,23 5,08 4,94 4,8 4,67 4,54 4,41 4,29 4,17 4,05 3,94 3,83 3,72 3,61 3,51 3,41 3,31 75% 5,64 5,46 5,29 5,12 4,96 4,8 4,64 4,5 4,35 4,21 4,08 3,94 3,82 3,69 3,57 3,46 3,34 3,23 3,13 3,02 2,9 100% 5,2 4,99 4,8 4,62 4,44 4,27 4,11 3,95 3,8 3,66 3,53 3,4 3,27 3,16 3,04 2,95 2,86 2,78 2,7 2,63 2,55 Tª Exterior (ºC) 25% 50% 75% 100%

20 5. MEJORAS EN LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE Y FRÍA BOMBAS CON VARIADOR DE FRECUENCIA Gráfico Potencia absorbida- Frecuencia en Hz 8 Potencia absorbida (kw) % Hz Frecuencia en Hz Potencia absorbida en kw Disminución de potencia (tanto por 1) Límite 20 Hz para evitar calentamiento del motor

21 6. MEJORAS EN EL CONTROL CENTRALIZADO Sinóptico de la instalación de producción de agua caliente y fría de climatización. Controlamos: - Temperaturas - Estados

22 6. MEJORAS EN EL CONTROL CENTRALIZADO Contadores de energía Analizadores eléctricos Caudales Energía E.E.R. 3,8

23 6. MEJORAS EN EL CONTROL CENTRALIZADO Tª EXTERIOR E.E.R. Contadores de energía: TELÉFONO DE AVISOS A MTO Podemos monitorizar los RENDIMIENTOS ENERGÉTICOS INSTANTÁNEOS e incluso establecer alarmas que nos avisen cuando estemos en valores bajos

24 7. MEJORAS EN LOS CLIMATIZADORES DE QUIRÓFANOS Guía de buenas prácticas para la seguridad y la sostenibilidad del bloque quirúrgico UNE :2005 Instalaciones de acondicionamiento de aire en hospitales Guía de buenas prácticas para la seguridad y la sostenibilidad del bloque quirúrgico OBJETIVO: 1. Conseguir la máxima eficiencia energética variando los parámetros de funcionamiento en horas de no utilización (55% del tiempo anual) 2. Garantizar las condiciones higiénicas que exige la normativa y en todo caso regirse por un criterio de prudencia

25 7. MEJORAS EN LOS CLIMATIZADORES DE QUIRÓFANOS Quirófano en servicio Los quirófanos se consideran en servicio cuando están en su estado de funcionamiento normal de intervención quirúrgica, limpieza o preparación. Humedad % Temperatura mínima ºC Temperatura máxima ºC Presión diferencial Ruido db Caudal aire exterior m3/h % 20 ºC 24 ºC >10Pa 40 db Todo aire exterior FILTROS % RECIRCULACIÓN AIRE EXTERIOR C BATERIAS QUIROFANO EXTRACCIÓN

26 7. MEJORAS EN LOS CLIMATIZADORES DE QUIRÓFANOS Quirófano en espera (Stand By) Los quirófanos se consideran en stand by en el momento en el que dejan de estar en servicio y no tiene sentido mantenerlo en unas condiciones que comportan un elevado gasto energético. Se mantendrán unas condiciones mínimas que eviten un posible riesgo Humedad % Temperatura mínima ºC Temperatura máxima ºC Presión diferencial Ruido db Caudal aire exterior m3/h % 15ºC 26ºC >6Pa 40 db m3/h C FILTROS % RECIRCULACIÓN POT. VENTILADORES AIRE EXTERIOR BATERIAS QUIROFANO POT. PRODUCCIÓN EXTRACCIÓN

27 7. MEJORAS EN LOS CLIMATIZADORES DE QUIRÓFANOS ACTUACIÓN SOBRE LA CLIMATIZACIÓN Y LA ILUMINACIÓN SIMULTÁNEAMENTE

28 7. MEJORAS EN LOS CLIMATIZADORES DE QUIRÓFANOS Selector de ocupación Tª impulsión Caudal y Renovaciones/h PARÁMETROS QUE SE CONTROLAN: - Selector de ocupación - Caudal ocupación y no ocupac. - Renovaciones/hora -Temperatura impulsión y retorno Sobrepresión - Humedad relativa - Velocidad de los ventiladores % Tª Retorno HR % Velocidad ventilador % - Sobrepresión - Rango potenciómetro -Parámetros técnicos de regulación: -Banda muerta Tª ocupac. - Banda muerta TªNo ocup. - Modo de regulación de tª Ambiente o retorno

29 8. RESULTADOS PROGRAMA CALENER GT

30 8. RESULTADOS Energía primaria Consumo Energía Primaria (kwh) Estado Previo Nuevo Escenario Diferencia Iluminación , , ,2 Refrigeración , , ,0 Bombas , , ,5 Ventiladores , , ,0 Calefacción , , ,3 ACS , , ,6 Total , , ,0 >50 % Equipos Refrigeración -33 % TOTAL

31 8. RESULTADOS Emisiones de CO 2 Emisiones (Kg CO2) Estado Previo Nuevo Escenario Diferencia Iluminación , , ,8 Refrigeración , , ,8 Bombas , , ,3 Ventiladores , , ,6 Calefacción , , ,8 ACS , , ,0 Total , , ,7-33 % TOTAL

32 8. RESULTADOS Consumo energía final Consumo Energía Final (kwh) Estado Previo Nuevo Escenario Diferencia Iluminación , , ,2 Refrigeración , , ,4 Bombas , , ,7 Ventiladores , , ,6 Calefacción , , ,9 ACS , , ,2 Total , , ,2-29 % TOTAL

33 8. RESULTADOS RESULTADOS Ahorro y reducción en: Amortización: Emisiones: , ,6 = ,7 kgco2/año Inversión: Energía Primaria: , ,0 = ,0 kwh/año Energía Final: , ,5 = ,2 kwh/año Coste (0,15 /kwh) ,2 x0,15 = ,4 /año Retorno: / ,4 = 7,5 años

34 9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones Tipo Descripción 1 Legales Es necesario garantizar el cumplimiento legal. Para ello es imprescindible un eficaz sistema de identificación y evaluación de requisitos legales En caso de tener que realizar una gran inversión es necesario pedir los recursos con el mayor tiempo posible para evitar vencimientos legales se nos echen encima y se de una situación de incumplimiento Equipos de Refrigeración ,34 4% Instalación de control y gestión ,15 15% Presupuesto de Ejecución Material (P.E.M.): ,93 Demolición y Gestión de Residuos ,90 2% Estructura 6.352,98 1% Seguridad y Salud 4.794,91 1% Instalaciones climatización Instalaciones control y gestión Equipos de refrigeración Demolición y gestión residuos Estructura Seguridad y Salud Climatización ,65 77% Tener que solicitar recursos económicos para solventar una cuestión legal es una oportunidad única para mejorar la instalación, ya que el nivel de exigencia de amortización de la instalación no es el principal motivo para aprobar los recursos

35 9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones Tipo Descripción 2 Ambientales Cualquier mejora energética representa una mejora ambiental al reducir la energía primaria necesaria y reducir las emisiones de CO 2 La sustitución del R-22 por R-410A ha supuesto la eliminación de un refrigerante que contribuye a la destrucción de la capa de ozono puesto que hemos pasado de un ODP de 0,055 a 0. Hemos conseguido subir de una calificación energética de C hasta B con las mejoras implantadas principalmente por los cambios en la instalación de climatización kwh CO 2

36 9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones 3 Tipo Tecnológicas Descripción Estudiando los datos del fabricante sabemos cuál es la manera más eficiente de trabajar de la instalación de producción. Ahora podemos medir instantáneamente la eficiencia energética mediante contadores de energía y establecer alarmas cuando estamos en valores bajos para actuar sobre el sistema. El cambio de la gestión centralizada nos ha permitido monitorizar mejor el funcionamiento de la instalación y ampliar el número de parámetros a controlar. Con ello podemos hacer una gestión eficiente energéticamente. Los variadores de frecuencia permiten reducir las prestaciones de bombas y ventiladores cuando la demanda baja a costa de bajar la velocidad y con ello se consigue reducir mucho el consumo, alrededor del 30%. EER EER frente a Tª Ext de Refrigeradora con recuperación 6,5 6 5,5 5 25% 4,5 50% 4 75% 3,5 100% 3 2, % 5,75 5,61 5,47 5,33 5,2 5,08 4,95 4,83 4,71 4,6 4,48 4,37 4,26 4,15 4,05 3,94 3,84 3,74 3,64 3,54 3,45 50% 5,85 5,69 5,53 5,38 5,23 5,08 4,94 4,8 4,67 4,54 4,41 4,29 4,17 4,05 3,94 3,83 3,72 3,61 3,51 3,41 3,31 75% 5,64 5,46 5,29 5,12 4,96 4,8 4,64 4,5 4,35 4,21 4,08 3,94 3,82 3,69 3,57 3,46 3,34 3,23 3,13 3,02 2,9 100% 5,2 4,99 4,8 4,62 4,44 4,27 4,11 3,95 3,8 3,66 3,53 3,4 3,27 3,16 3,04 2,95 2,86 2,78 2,7 2,63 2,55 Tª Exterior (ºC)

37 9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES ECONÓMICAS: Este proyecto además de ser necesario sido económicamente viable MWh/año "/año Tm C0 2 PERIODO DE AMORTIZACIÓN 7,5 AÑOS

38 10. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Reglamento 2037/2000 del Parlamento Europeo y del Consejo sobre las sustancias que agotan la capa de ozono R.I.T.E. Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios C.T.E Documento Básico HE. Ahorro de Energía UNE :2005. Instalaciones de aire acondicionado en hospitales UNE-EN-ISO Salas limpias y ambientes controlados UNE-EN-ISO Salas limpias y ambientes controlados Guía de buenas prácticas para la seguridad y la sostenibilidad del bloque quirúrgico

39 11. AGRADECIMIENTOS Mis agradecimientos al equipo de trabajo formado por: José Fernández Ortiz Jefe de Ingeniería y Mantenimiento José Barreiro González Director Técnico de IMECSA Jesús Pardo Fernández Ingeniero Técnico IMECSA Francisco García Marco Director Técnico de CONTROLLI Marc Edo Cruces Ingeniero Industrial OIKOS VIA Carolina Requena Morales Ingeniera Biomédica AECA GROUP Y un recuerdo para D. Miguel Martorell Oller socio fundador de la Asociación Española de Ingeniería Hospitalaria, profesor y precursor de los conocimientos de la Ingeniería Hospitalaria, pero sobretodo un gran amigo, que nos ha dejado recientemente.

40 Finalmente les animo a seguir trabajando para continuar avanzando en la mejora del prestigio de nuestra profesión. Joaquín Teruel Ortega Director de Servicios Generales. Hospital Asepeyo de Sant Cugat. Profesor de Ingeniería Hospitalaria. Universidad Politécnica de Cataluña jteruelortega@asepeyo.es

41 GRACIAS POR SU ATENCIÓN Expertos en la salud de su empresa Comprometidos con el Medio Ambiente