Sistemas Bombas de Calor en Edificios Comerciales e Industriales

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Eugenia Cruz Peña
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1 Sistemas Bombas de Calor en Edificios Comerciales e Industriales Martin Saelzer - PhD Andrés Rodríguez A. ENER / ENERSOLAR / solar.cl

2 Contenido 1.- Sistemas de Producción de Agua Caliente Sanitaria (ACS) y Calefacción (ACC) 2.- Tecnología bombas de calor 3.- Tipos de bombas de calor 4.- Ejemplos prácticos 5.- Conclusiones y discusión

3 1. Sistemas de producción de Agua Caliente (ACS y ACC) - Caldera (GN, GLP, Biomasa, Petróleo) - Calefactor Eléctrico (Termo) - Bomba de calor - Calefactor Instantáneo - Sistema solar No es autosuficiente Necesita apoyo energía auxiliar

4 Consumo Energético Sistema Eficiencia Consumo energético (por m3 de ACS a 45 C) Termo eléctrico 98% 149 MJ Caldera 90% 163 MJ Bomba de Calor 300% 49 MJ

5 2. Tecnología Bombas de Calor

6 Funcionamiento de una Bomba de Calor Sistema de Calentamiento con Bombas de Calor Refrigerante

7 Funcionamiento de una Bomba de Calor Sistema de Calentamiento con Bombas de Calor Una bomba de calor transporta energía desde un lugar de baja temperatura a otro de mayor temperatura Funciona como un refrigerador, pero su objetivo no es enfriar sino calentar.

8 Funcionamiento de una Bomba de Calor Eficiencia La eficiencia del Sistema se expresa con el coeficiente COP. En el caso de arriba, el COP es de 3,5. Un dato más representativo es el SEER. En Santiago, para bombas aerotérmicas llega a 3

9 3. Tipos de Bombas de Calor

10 Tipos de bombas de calor Se pueden clasificar de diversas formas: 1. Según su funcionamiento Reversibles: Pueden funcionar tanto en ciclo de calefacción como en ciclo de refrigeración invirtiendo el sentido de flujo del fluido. No Reversibles: Únicamente funcionan en ciclo de calefacción Polivalentes (o termofrigobombas): Producen simultáneamente frío y calor.

Tipos de bombas de calor Se pueden clasificar de diversas formas: 2. Según el medio con el que intercambian calor (origen y destino de la energía) Es la clasificación más utilizada.

11 Tipos de bombas de calor Se pueden clasificar de diversas formas: 2. Según el medio con el que intercambian calor (origen y destino de la energía) Es la clasificación más utilizada. La Bomba de Calor se denomina mediante dos palabras. La primera corresponde al medio del que absorbe el calor (foco frío) y la segunda al medio receptor (foco caliente). Medio del que extrae la energía: medio de orígen AIRE Medio al que se cede la energía: medio de destino AIRE Aplicación Son las más utilizadas, especialmente en climatización AIRE AGUA Se utiliza mucho para ACS y ACC AGUA AGUA TIERRA TIERRA AIRE AGUA AIRE AGUA Aprovechan la energía contenida en el agua de ríos, aguas residuales o subterráneas Parecidas a las anteriores. El agua tiene una temperatura más constante en el año --> mejor COP Extraen el calor de la tierra, cuya temperatura a poca profundidad permanece prácticamente constante. Son las denominadas bombas de calor geotérmicas

12 Tipos de bombas de calor Bombas de calor geotérmicas:

13 Tipos de bombas de calor Se pueden clasificar de diversas formas: 3. Según su morfología o construcción Compactas: Todos los elementos que constituyen la Bomba de Calor se encuentran alojados dentro de una misma carcasa. Split o partidas: Están constituidas por dos unidades separadas. Una exterior donde se aloja el compresor, la válvula de expansión y ventiladores y una unidad interior. De esta manera se evitan los ruidos en el interior local. Multisplit: Están constituidas por una unidad exterior y varias unidades interiores.

14 4. Ejemplos Prácticos Pesquera - Talcahuano

15 4. Ejemplos Prácticos Pesquera - Talcahuano Situación original: Calefacción con estufas eléctricas en oficinas y camarines Cara e ineficiente. Solicitud por recambio tecnológico Consideraciones: Potencia necesaria equipos: 80 kwt Demanda energética de calefacción: kwh/año 3 tecnologías a evaluar: caldera a diesel, caldera a pellet, bomba de calor aire-agua.

16 4. Ejemplos Prácticos Pesquera - Talcahuano Caldera Diesel: Ƞ = 85%, C_diesel: 650 $/kg Caldera Diesel Costos tasa de descuento 10.0% Sistema de calefacción Inversión -12,567,397$ Item Cantidad Costo FC año 1-6,088,988$ Caldera de Pie Italiana (80 kw) Sin quemador 1 1,348,563 $ FC año 2-6,088,988$ Quemador a Petroleo CIB Unigas 1 465,764 $ FC año 3-6,088,988$ Boquilla Quemador 1 13,160 $ FC año 4-6,088,988$ Mano de Obra instalación caldera gl 1,150,000 $ FC año 5-6,088,988$ Radiadores dobles de aluminio (2x0,5 m) 11 1,682,538 $ FC año 6-6,088,988$ Mano de obra instalación radiadores gl 120,000 $ FC año 7-6,088,988$ Prueba hidráulica línea calefacción gl 110,000 $ FC año 8-6,088,988$ Mano de Obra extracción equipos antiguos gl 65,000 $ FC año 9-6,088,988$ Separador Hidráulico 1 340,000 $ FC año 10-6,088,988$ Bombas calefacción SXM ,250,000 $ Traslado equipos gl 100,000 $ CAN -45,437,812 $ Materiales instalación caldera + calefacción gl 916,500 $ Secadores de toallas Secadores de toallas 32 3,615,872 $ Instalación secadores de toallas gl 390,000 $ Total Inversión 12,567,397 $ Operacionales y mantenimto Mantenimiento anual Costo Energético Subtotal 500,000 $/año 5,588,988 $/año 6,088,988 $/año

17 4. Ejemplos Prácticos Pesquera - Talcahuano Caldera Pellet: Ƞ = 89%, C_pellet: 190 $/kg Caldera Pellet Costos tasa de descuento 10.0% Sistema de calefacción Inversión -21,739,910$ Item Cantidad Costo FC año 1-5,058,994$ Caldera Pellet Italiana 80 kw 1 11,000,000$ FC año 2-5,058,994$ Mano de Obra instalación caldera gl 1,150,000$ FC año 3-5,058,994$ Radiadores dobles de aluminio (2x0,5 m) 11 1,682,538$ FC año 4-5,058,994$ Mano de obra instalación radiadores gl 120,000$ FC año 5-5,058,994$ Prueba hidráulica línea calefacción gl 110,000$ FC año 6-5,058,994$ Mano de Obra extracción equipos antiguos gl 65,000$ FC año 7-5,058,994$ Separador Hidráulico 1 340,000$ FC año 8-5,058,994$ Bombas calefacción SXM ,250,000$ FC año 9-5,058,994$ Traslado equipos gl 100,000$ FC año 10-5,058,994$ Materiales instalación caldera + calefacción gl 916,500$ CAN -48,022,944$ Secadores de toallas Secadores de toallas 32 3,615,872$ Instalación secadores de toallas gl 390,000$ Total Inversión 21,739,910$ Operacionales y mantenimto Mantenimiento anual Costo Energético Subtotal 1,440,000$/año 3,618,994$/año 5,058,994$/año

18 4. Ejemplos Prácticos Pesquera - Talcahuano Bombas de calor: COP = 3,1, C_E: 66 $/kwh Bombas de Calor Costos tasa de descuento 10.0% Sistema de calefacción Inversión -28,670,667 $ Item Cantidad Costo FC año 1-2,198,606 $ Bomba de calor aire-agua 50 kw 2 17,337,573$ FC año 2-2,198,606 $ Mano de Obra instalación bomba de calor gl 1,110,000$ Radiador de baja temperatura Jaga + kit 11 FC año 3-2,198,606 $ instalacion 3,062,222$ FC año 4-2,198,606 $ Mano de obra instalación radiadores gl 120,000$ FC año 5-2,198,606 $ Prueba hidráulica línea calefacción gl 110,000$ FC año 6-2,198,606 $ Mano de Obra extracción equipos antiguos gl 65,000$ FC año 7-2,198,606 $ Separador Hidráulico 1 340,000$ FC año 8-2,198,606 $ Bombas calefacción SXM ,250,000$ FC año 9-2,198,606 $ Estanque de calefacción 1 200,000$ FC año 10-2,198,606 $ Traslado equipos gl 70,000$ CAN -38,345,593 $ Secadores de toallas Secadores de toallas 32 3,615,872$ Instalación secadores de toallas gl 390,000$ Total Inversión 28,670,667$ Operacionales y mantenimto Mantenimiento anual Costo Energético Subtotal 400,000$/año 1,798,606$/año 2,198,606$/año

19 4. Ejemplos Prácticos Pesquera - Talcahuano Bombas de calor: COP = 3,1 Importante: Considerar Eficiencias Estacionales y no nominales para cálculos de consumo energético

20 4. Ejemplos Prácticos Pesquera - Talcahuano Resumen: Inversión [$] Costos Operacionales [$/año] CAN 10 [$] Caldera Diesel 12,567,397 6,088,988-45,437,812 Caldera a Pellet 21,739,910 5,058,994-48,022,944 Bombas de Calor 28,670,667 2,198,606-38,345,593

21 Montaje unidades exteriores Sistema de Calefacción con Bombas de Calor

22 Elementos de Calefacción Sistema de Calefacción con Bombas de Calor 8 Secadores de toallas en cada camarín 9 Radiadores de baja temperatura

23 Esquema de Instalación Sistema de Calefacción con Bombas de Calor

24 Esquema de Instalación Sistema de Calefacción con Bombas de Calor

25 4. Ejemplos Prácticos Hospitales Necesidad de mayor temperatura o potencia Apoyo de calderas de condensación

26 4. Ejemplos Prácticos Hospitales Necesidad de mayor temperatura o potencia Apoyo de calderas de condensación

27 5. Conclusiones y discusión Costos operacionales reducidos a 1/3 aprox. Períodos de Retorno de inversión bajos Plazos de ejecución reducidos. Ahorro en mantención preventiva y correctiva. Considerar SEER y no COP nominal en los cálculos

28 Sistemas Bombas de Calor en Edificios Comerciales e Industriales arodriguez@enersolutions.cl, , , Cornelio Saavedra 11. Concepción. Camino a Melipilla Santiago Radomiro Tomic 375 Barrio Industrial La Negra. Antofagasta ENER / www. enersolutions.cl ENERSOLAR / solar.cl

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