Sistemas y calderas de mejor eficiencia energética

Transcripción

1 Sistemas y calderas de mejor eficiencia energética Ralph Thümen

2 Titel des Kapitels Qué es el district heating? Un district-heating o calefacción urbana es un sistema de calefacción que distribuye calor a amplias zonas (distritos, barrios o incluso pueblos). En calefacciones centrales se usa, para los pisos en un edificio, normalmente entre uno o dos calderas de baja temperatura o condensación ubicadas en una sala de calderas. Un sistemas de calor a distancia tipo distirct-heating usa una central térmica que suministra calor a múltiples edificios o barrios enteros de una ciudad. Desde una central térmica se distribuye para usos como climatización, agua caliente sanitaria, o incluso procesos industriales que requieren calentamiento/enfriamiento, a través de tuberías subterráneas a lo largo de un espacio o área geográfica, ya sea un distrito municipal, un polígono industrial, o un conjunto de edificaciones tales como aeropuertos, complejos industriales, sanitarios, etc. por unas tuberías aisladas hacia los distintos edificios, donde se calienta el circuito de calefacción a través de un intercambiador de calor. 2

3 Titel des Kapitels Ventajas de un sistema district-heating : El rendimiento en sistemas grandes es mucho mayor (10% más que en sistemas centralizados en edificios y 35% más que en sistemas individuales de viviendas) Minimiza el gasto en combustible lo que se traduce en ahorro económico y en una disminución de emisiones contaminantes. Uso individualizado de la energía ya que se instalan contadores individuales a la entrada de las viviendas. 3

4 Las calderas de condensación se posicionan como los generadores de mejor eficiencia energética por sus altos rendimientos estacionales. Caldera de gas de condensación conforme Directiva 92/42/CEE : Una caldera diseñada para poder condensar de forma permanente una parte importante de los vapores de agua contenidos en los gases de combustión. Explotación optimizada de la tecnología de la condensación El calor de condensación no ha podido ser utilizado en las calderas estándar o de baja temperatura, debido a condicionantes constructivos de las mismas. Los rendimientos, se han venido refiriendo al Poder Calorífico Inferior (PCI) del combustible. Las Normas y Directivas actuales lo continúan empleando. Para calderas de condensación, se establece que la potencia y rendimiento de las mismas, En el primer debe caso, determinarse obtienen en rendimientos dos regímenes próximos de funcionamiento: al 100% pero siempre por debajo. En el segundo caso se obtienen valores superiores al 100%. Sistemas de calefacción 75ºC/60ºC: Sistema sin producir condensación debido a que la temperatura de retorno se sitúa por encima de la temperatura de rocío. Sistemas de calefacción 40ºC/30ºC: Sistema con producción continuada de condensados debido a la baja temperatura del retorno, por debajo de la temperatura de rocío.

5 Regulación y Control La regulación juega un papel fundamental en el ajuste de la potencia a las necesidades térmicas de la instalación en cada momento. Regulación basada en temperatura exterior o en temperatura de ida. Temperatura exterior: Potencia de caldera en función de diferencia entre temperatura de impulsión consignada y de ida real Temperatura de ida: Potencia de la caldera en función de diferencia entre temperatura de impulsión real y la consignada

6 Parte II. Conceptos Generales Adaptación a la instalación de calefacción Sistemas de calefacción 75ºC/60ºC Con estas temperaturas se puede obtener una alta explotación del calor de condensación. Aproximadamente un 95% de la energía calorífica anual. Válido con temperaturas exteriores de -7ºC a 20ºC. Según las normativas de seguridad casi todas las instalaciones antiguas de 90ºC/70ºC trabajan hoy con temperaturas de sistema de 75ºC/60ºC. Aun así, instalaciones de calefacción con temperaturas del sistema de 90ºC/70ºC todavía pueden explotar el calor de condensación durante un 80% de la energía calorífica anual.

7 Parte II. Conceptos Generales Tecnología de Condensación. Balance de energía de una caldera. qrc qi El balance de energía de una caldera, queda reflejado en la figura adjunta, en donde: Pu = Pn-qrc-qhs-qi Pn Potencia útil (Pu): es la energía cedida por la caldera al agua de la instalación referida a la unidad de tiempo, se trata por tanto, de una potencia (Kcal/h). Pu = q x Ce x ΔT Potencia nominal (Pn): es el gasto calorífico o potencia transmitida por el combustible. Puede obtenerse a partir del producto de su caudal (C) expresado en Kg/h ó Nm3/h por su PCI. Pn = C x PCI Qhs Pu

8 Balance de energía de una Caldera de Condensación frente a una de Baja Temperatura Frente a calderas de Baja Temperatura modernas se pueden obtener rendimientos hasta de un 12% mayores. Frente a instalaciones más antiguas son posibles rendimientos hasta de un 40% mayores. ηc = 100 -qrc - qhs-qi + qcond Pérdidas gases: Caldera B.T. 6 9 % Condensación 1 2 % Ganancia calor: 5 7% (Calor sensible) (%) Calor de condensación: Caldera B.T. Condensación 0% 0-10 % Ganancia calor : 0-10 % (Calor latente) Ganancia suplementaria de las calderas de condensación: 5 17 % (Según modo de funcionamiento y temperatura)

9 Balance de energía de una Caldera de Condensación frente a una de Baja Temperatura Además del calor latente recuperado, se obtienen mejoras adicionales gracias a la disminución de pérdidas por dos motivos: Menores pérdidas de calor por gases de escape: debido a una temperatura de humos más bajas. En calderas de Baja, el gas de escape sale con temperaturas de 140ºC a 190ºC. En calderas de condensación la temperatura se reduce a 30ºC-60ºC. Menores pérdidas superficiales: debido a una temperatura de trabajo más baja Caldera de Baja Temperatura 111% Caldera de Condensación 111% 11% Perdido en calor de condensación. 3,5% Perdido en calor de condensación. 1,5% Pérdidas por el gas de escape 6% Pérdidas por el gas de escape 0,5% Perdidas por radiación 0,5% Perdidas por radiación η=93,5% η=105,5%

10 GRACIAS POR SU ATENCIÓN