Sistemas de recuperación de energía en Hospitales y quirófanos :

Transcripción

1 Sistemas de recuperación de energía en Hospitales y quirófanos :

2 PROGRAMA 1. Tipología consumo en Hospitales. 2. Ahorros de energía mediante recuperación de energía. 3. Requerimientos de ecodiseño. 4. Ahorros de energía en quirófanos.

3 INTRODUCCIÓN Consumo de energía en Hospitales. Aproximadamente un 45 % del consumo de toda la energía se emplea en la climatización ( 35 % enfriadoras ), el restante 35 % en iluminación y un 20 % en a.c.s. La eficiencia energética en climatización trata de producir frío/calor necesario con el consumo mínimo de eléctricidad, combustible. Aproximadamente el consumo de los hospitales es de un 2 % del consumo del pais. Los hospitales consumen energía todos los días del año, horas.consumos estables durante todo el año La ventilación, renovación y filtración del aire se lleva una gran parte del consumo de energía. El coste de la energía cada dia tiene una mayor importancia.

4 INTRODUCCIÓN Consumo de energía en Hospitales. Los requisitos de ventilación son bastante elevados por razones higiénicas 100 % aire exterior y más de 10 renovaciones en algunas areas con caudales de aire superiores a los necesarios para vencer cargas térmicas. Las cargas de iluminación pueden ser muy potentes en algunas areas como quirófanos, curas,etc. Las cargas térmicas debidas a la ocupación humana en algunas areas pueden tener mucha variabilidad. Se debe de tratar de instalar sistemas de recuperación de energía lo más eficientes posibles para limitar al máximo la influencia de estas cargas de ventilación Los equipos médicos generan cargas térmicas importantes. Las cargas térmicas son bastante superiores a las de un edificio estandar por lo que el factor de simultaneidad es bastante importante.

5 INTRODUCCIÓN Climatización eficiente. Equipos de producción de frio / calor más eficientes y con prestaciones lo más cercanas a su reguimen de funcionamiento. Disminuir la demanda de energía del edificio. Sistemas de recuperación de la energía del aire expulsión y energía residual y el enfriamiento gratuito. Ventiladores de menor consumo eléctrico y control de ventilación en función de demanda. Aislamiento térmico en la distribución de frio/calor para conseguir que fluidos lleguen a las unidades terminales a las temperaturas adecuadas. Regulación y control adecuado para mantener condiciones de diseño. Contabilización del consumo de energía de las instalaciones térmicas. Incorporación de energías renovables : solar térmica, fotovoltaica, cogeneración,etc. Combinar distintos aspectos y funciones del edificio para un ahorro global.

7 INTRODUCCIÓN Recuperación de energía del aire de expulsión Los sistemas de recuperación permiten reducir las centrales de producción ( costes de inversión ) y reducir el consumo de energía ( costes de explotación). Los sistemas de recuperación de calor deben de estar integrados en un sistema y reducir el consumo energético con un costo aceptable. Es necesario realizar un estudio del sistema de recuperación y valorar económicamente al ahorro producido. La energía recuperada aumenta cuanto mayores son los caudales de aire, el número de horas de funcionamiento y las condiciones climáticas con elevadas temperaturas en verano y bajas en invierno. Los mejores recuperadores son los que más energía recuperan y consumen la menor energía posible.

8 INTRODUCCIÓN Recuperación de energía del aire de expulsión Recuperadores de placas. Recuperadores rotativos Tubos de calor Doble batería de agua Batería exterior. Batería en bucle de agua. Recuperación activa del circuito frigorífico.

9 Componentes de los climatizadores Recuperadores de calor

10 INTRODUCCIÓN Recuperación de energía del aire de expulsión Obligatorio por RITE para un caudal de aire de extracción >0,5 m3/s (1.800 m3/h ). Situación entre el primer y el segundo nivel de filtración. Protegidos por filtro F-6 en impulsión y F-5 en retorno como mínimo. Ninguna recuperación con aire de extracción con fuerte contaminación odorífera. Eficacias mínimas y perdidas de presión máximas indicadas en RITE. Eficacias mínimas ERP 2016/2018.

11 INTRODUCCIÓN Recuperación de energía del aire de expulsión Clasificación en función de transmisión de particulas. Tipo 1 :No transmisión de partículas ( Baterías, tubo térmico ) No es necesario verificación higiénica Tipo 2 :Posibilidad de transmisión de partículas ( estáticos, rotativos ) Es necesario verificación higiénica mediante gases transmisión de partículas < 1 / 1.000

12 Recuperadores de calor Recuperador de flujos cruzados Intercambiador de placas perfiladas de aluminio especial, que están estanqueizadas entre sí con una masa hermética de elasticidad permanente y resistente a temperaturas externas. El aire de impulsión está totalmente separado del aire de extracción, con objeto de evitar cualquier tipo de contaminación de uno a otro flujo de aire. Opción de by-pass en el lado de aire exterior para regular el rendimiento y la protección contraheladas

13 Recuperadores de calor Recuperador de flujos cruzados Alzado Lado de impulsión sobrepresionado con respecto a extracción Factor de recuperación de hasta un 90%. Planta Fácil mantenimiento R2 A1 R2 Planta R1 R2 R1 R2 = Puerta de acceso en dirección de aire R1 = Puerta de acceso A1 = Panel desmontable

14 Recuperadores de calor Recuperador Rotativo El aire de impulsión pasa por una de las mitades del recuperador, en tanto que que el aire extracción pasa en contracorriente por la otra mitad. Al girar el rotor, los pequeños canales de paso de aire que lo componen están en contacto con el aire limpio y con el aire viciado, transmitiendo el calor y la humedad de uno a otro circuito La velocidad de rotación puede ser constante o variable mediante regulación electrónica Rotor térmico o entálpico fabricado con una aleación de aluminio resistente a la corrosión Factor de recuperación de hasta un 80% Fácil mantenimiento

15 4)-Baterías de recuperación 2 Baterías aleteadas unidas entre si mediante un circuito hidráulico para recuperar la energía térmica mediante un líquido portador de calor que es circulado con una bomba. Estos sistemas recuperan calor sensible y pueden recuperar hasta un 60 % de la energía.

16 Sistemas compactos con recuperación activa del circuito frigorífico

17 Recuperación del calor de condensación Recuperación del calor de condensación del aire de expulsión para calentar agua a través intercambiador gas-agua para producción de a.c.s. o como agua caliente en batería de precalentamiento del aire exterior.

19 4) Eficiencia térmica Recuperadores de alta eficiencia con bypass para TODAS las unidades de unidades de tratamiento de aire que contenga ventilador de impulsión y extracción. ηt _nrvu = t impulsión aire t aire exterior / t aire extracción t aire exterior Fase 1 ( 1 Enero 2016 ) Sistema de recuperación móviles ( baterías de recuperación )min. 63 % Todos los demás recuperadores (Estáticos placas,rotativos ) min. 67 % Fase 2 ( 1 Enero 2018 ) Sistemas de recuperación móviles(baterías de recuperación ) min. 68 % Todos los demás recuperadores (Estáticos placas,rotativos ) min. 73 % Requisitos: Condiciones seco, Sistema equilibrado de caudales, Diferencia temperatura aire interior ( 25 º C /25%) exterior( 5 ºC) de 20 K y 13 K para residenciales.

20 Die Kompetenzmarke für Energiesparsysteme. Sistemas de alto rendimiento (intercambiador flujos paralelos) Lado frío Factor de recuperación hasta un 90 % Fig: Klingenburg

21 4)-RWT Energiesparen und Klimaschutz serienmäßig Alta efectividad con cotrol Rueda térmica Beneficios: Recuperación de energia de hasta un 80% Opciones de transferencia de humedad Facil mantenimiento Ahorro de espacios debido a diseño Baja perdida de carga Economicamente mucho más viable para grandes caudales. Efecto autolimpieza gracias al funcionamiento en contracorriente. Usualmente la solución más viable para grandes caudales.

22 4)-Baterías de recuperación de alto rendimiento RCS Alzado B B Planta B R1 A1 R2 S1 R2 120 Planta B A1 S1 R2 R1 120 R2 = Puerta de acceso en dirección de aire R1 = Puerta de acceso B1 = Alumbrado 230 V A1 = Panel desmontable S1 = Mirilla

23 4)-Baterías de recuperación de alto rendimiento RCS Cuando es correcto usar el termino alta eficiencia"? Una definición exacta no es posible. Factores de recuperación de calor sobre: % (acc. Según expertos : 70 % y superiores); convencionales RCS consiguen :40 45 % Conexiones de tuberias altamenta optimizadas (contraflujo) en el intercambiador. Baja velocidad de aire para que la perdida de carga permezca en unos valores razonable. La cantidad de Glycol en la mezcla de fluido tan baja como sea posible. Una determinada cantidad de fluido debe ser fijada a un determinado caudal de aire.

24 Bypass Térmico Energy saving and environmental protection as standard Bypass Térmico: Una rueda parada(twhe) o parar bombas(rcs) es un bypass térmico x Por supuesto, un bypass físico con compuertas es un bypass térmico x Version: 01/

25 4) Requerimiento de Ecodiseño Die Kompetenzmarke für Energiesparsysteme. Salida de condensados Compuerta de la clase K2 Bypasss

26 By-pass de los recuperadores para realizar free-cooling cuando sea requerido.

27 4) Requerimiento de Ecodiseño Energiesparen und Klimaschutz serienmäßig Alta eficiencia con control El funcionamiento del control de los recuperadores rotativos se realiza variando la velocidad de rotación: Efectos de la variación de velocidad : Control exacto de la temperatura Protección ante la congelación en invierno.

28 4) SFP int Solo estos componentes se toman en cuenta para el cálculo del SFP int : ventiladores, recuperador y filtro (limpio) Filtros, aire exterior F7 / aire de extracción M5 El resto de componentes (batería de calor, batería de frío, silenciador ) no tienen influencia en el resultado Presión externa no tiene influencia

29 4) SFP int Consumo de energía específico SFP (Potencia específica de ventilación) en [W/(m³/s)] (EN 13779) SFP = P / q nom = p / η v Nuevo: SFP int SFP =SFP int + SFP add + SFP ext SFP = p int / η v + p add / η v + p ext / η v p = Presión (total) η v = Eficiencia (ventilador+motor+unidad de control)

30 4) SFP int Minima eficiencia para unidades de tratamiento de aire: Consumo de energía específico [W/(m³/s)] SFP int_limit para sistemas de recuperación móviles ( Baterías recuperación ) Fase 1 (1 Enero 2016 ) E q nom / 2 - F q nom < 2 m³/s E - F q nom 2 m³/s Fase 2 ( 1 Enero 2018 ) E q nom / 2 - F q nom < 2 m³/s E - F q nom 2 m³/s

31 4) SFP int Minima eficiencia para unidades de tratamiento de aire: Consumo de energía específico [W/(m³/s)] SFP int_limit para el resto de sistemas de recuperación ( Estático placas, rotativos ) Fase 1 ( 1 Enero 2016 ) E q nom / 2 - F q nom < 2 m³/s E - F q nom 2 m³/s Fase 2 ( 1 Enero 2018 ) E q nom / 2 - F q nom < 2 m³/s E - F q nom 2 m³/s

33 Baterías de recuperación de alto rendimiento ERP Ready (KVS) Stand 08/2014

34 Baterías de recuperación de alto rendimiento Requirimientos del reglamento 1253/2014 ( Directiva ErP): Factor de recuperación (seco y equilibrado en caudales) 01/01/2016: 63 % 01/01/2018: 68 % Version 12/

35 Comparación de baterías de recuperación con otros sistemas de recuperación Ventajas No existen fugas de aire entre el lado de extracción e impulsión (Higiénicos). El lado de impulsión y extracción se pueden situar alejados uno del otro. Se pueden conectar varias unidades pequeñas de impulsión a una unidad grande de extracción, por ejemplo. Stand 08/2014

36 Comparación de las baterías de recuperación con otros sistemas de recuperación Desventajas La mayoría de los sistemas de recuperación, ejemplo. Rueda térmica, son normalmente superiores (ratio de eficiencia, Perdida de carga y coste). Existen gastos adicionales debido al fluido intermedio requerido (purgado aire, congelación). Temperaturas muy bajas también decrecen la eficiencia. Stand 08/2014

37 Cuando es correcto usar el termino Alta eficiencia? No es posible una definición exacta. El termino ha sido influenciado por el desarrollo de los intercambiadores. Factor de recuperación de un % (expertos indican 70%)ERP Ready Sistemas convencionales %. Conexiones de baterías altamente optimizadas (contraflujo ) en el intercambiador. Baja velocidad de aire y perdida de carga en el lado de aire permanece dentro de unos límites razonables. Contenido de glycol en la mezcla lo más bajo posible. Cantidad de mezcla gicol/agua debe de mantenerse en relación con el caudal de aire.

38 Ejemplos sistemas de recuperación de energía Recuperación baterías Recuperación de energía con apoyo adicional al medio. extracción extracción -2,9 C 20 C 30%r.F. -1,3 C 20 C 30%r.F. Au =70,6% 13,4 C Au =? 13,8 C Ab =71,6% Ab =66,6% -6,7 C -4,0 C 23,8 C -12 C impulsión 10,2 C -12 C Impulsión 20 C Stand 08/2014

39 Ejemplo batería de recuperación alto rendimiento FACTOR DE RECUPERACION NÚMERO DE FILAS Recuperación óptima de energía: 62 bis 68 % Lt. ErP En 2016: 63%, En 2018: 68%!

40 Factor de recuperación/velocidad/número de filas FACTOR DE RECUPERACION NÚMERO DE FILAS Recuperación óptima de energía: 62 bis 68 % Lt. ErP En 2016: 63%, En 2018: 68%!

41 Perdida de carga agua/velocidad/número de filas PERDIDA DE CARGA NUMERO DE FILAS Recuperación óptima de energía: 62 bis 68 % Lt. ErP En 2016: 63%, En 2018: 68%!

42 Ajuste del volumen de fluido transmisor La eficiencia está en un nivel ideal cuando la Diferencia de temperatura entre el fluido transmisor y el aire exterior es de la misma magnitud que la diferencia de de temperaturas entre el fluido y el aire de extracción. La condición se consigue cuando la capacidad térmica de transmisión entre el aire y el fluido son identicas : FLUIDO = AIRE IMPULSIÓN = AIRE RETORNO Normalmente la perdida de carga en el lado de fluido transmisor en el intercambiador es kpa. Esto requiere bombas de fluido potentes.

43 Dependencia de la capacidad térmica del ratio de caudal Recuperación Optima

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45 Ensayo de software,documentación y fabricación por Eurovent. Air HandlingUnits(AHU): Software de cálculo Visita a la fábrica Selección de unidades para ensayar Resultados

46 Etiquetado energético

47 Muchas Gracias por la atención