AUDITORÍA ENERGÉTICA EN UNA PISCINA CLIMATIZADA

Transcripción

1 AUDITORÍA ENERGÉTICA EN UNA PISCINA CLIMATIZADA Autor: Gayo Píriz, Antonio Director: Morell Fernández, Alejandro RESUMEN DEL PROYECTO Existen diversos problemas energéticos actuales que pueden verse atenuados mediante la aplicación de medidas de ahorro. La búsqueda de la eficiencia energética de equipos y el consumo responsable se establecen como las bases de un nuevo punto de vista, cuyo objetivo es el desarrollo energético sostenible, siendo conscientes de que las materias primas son un bien escaso y limitado. Una auditoría energética es una herramienta fundamental a la hora de enfrentarse a la reducción del consumo energético. La auditoría permite saber qué consumos son los más importantes y sobre cuáles hay mayores posibilidades de ahorro. Además una auditoría energética permite conocer el potencial de ahorro y la rentabilidad de diferentes actuaciones. El presente proyecto es la auditoría energética de una piscina climatizada, en concreto la piscina climatizada perteneciente al Polideportivo José Caballero de Alcobendas (Madrid). La piscina es semicubierta, es decir, en los meses de verano se utiliza como una piscina de verano y no se climatiza. El proyecto se ha dividido en cuatro partes. La primera parte es la descripción de la instalación. Esta parte es fundamental para entender el funcionamiento de los equipos y poder calcular su consumo energético a lo largo del año. Una piscina climatizada es un gran consumidor de agua caliente. La producción de agua caliente se lleva a cabo mediante tres calderas y un aporte de cogeneración. La cogeneración no se estudia en este proyecto, sólo se tiene en cuenta como una fuente de aporte de calor. El agua caliente se suministra a cada uno de los dispositivos que la necesitan para su funcionamiento: calentamiento del agua de la piscina, producción de ACS (agua caliente sanitaria), calentamiento del aire de los vestuarios y calentamiento del aire de la piscina.

2 Las piscinas climatizadas necesitan deshumectar el aire del recinto. Para la deshumectación del aire se utiliza agua fría producida por una enfriadora. El agua de la piscina se encuentra a 28ºC y el ambiente a 28ºC y 65% humedad relativa. La segunda parte del presente proyecto es el cálculo del consumo energético de todos los equipos que intervienen en la instalación. Se divide el cálculo en consumos eléctricos y consumos térmicos. Los consumos eléctricos se producen por: enfriadora, motor de ventilación de la torre de refrigeración, motores de ventilación de los climatizadores de vestuarios y piscinas, iluminación y bombas de circulación del agua. Para obtener un consumo real de la enfriadora se ha realizado un estudio para obtener el COP en función de la temperatura de bulbo húmedo del aire exterior. De esa manera se puede calcular el consumo eléctrico de la enfriadora para cada día del año. Los consumos térmicos (gas natural) que se producen son: pérdidas por evaporación, pérdidas por renovación del aire de vestuarios, pérdidas por renovación del aire de piscina, pérdidas por renovación del agua de la piscina, pérdidas por conducción, radiación y convección y producción ACS. Para conocer los consumos se disponían de las temperaturas y humedades absolutas del aire exterior de todo el año Mediante un programa de simulación del diagrama psicrométrico del aire se ha simulado el comportamiento del aire de la piscina para determinar la necesidad de deshumectación y calentamiento del aire dependiendo de la época del año. Una vez calculados todos los consumos la tercera parte del proyecto ha consistido en la realización del balance del consumo energético de la piscina. En esta parte se ha calculado el aporte de cogeneración. El balance total es el siguiente: un 46%del consumo se debe a gas natural, un 24% a electricidad y un 30% al aporte de cogeneración. El consumo total de energía al año es de kwh. En la última parte del proyecto se han estudiado y propuesto las medidas que producen mayor ahorro energético y las que tienen una aplicación factible. La primera ineficiencia que se aprecia se debe al sistema de renovación del aire de la piscina. La medida de ahorro que se ha estudiado es sustituir el climatizador actual por otro que utilize aire exterior para deshumectar.

3 El climatizador que se propone funciona introduciendo aire del exterior, que tiene una humedad absoluta menor que el aire interior, y expulsando el aire de retorno de la piscina al exterior. Las dos corrientes de aire se cruzan en un intercambiador de alto rendimiento. El aire del exterior recupera gran parte del calor y posteriormente circula a través de una batería de calor con agua caliente para alcanzar la temperatura de 28ºC. Para confirmar que se puede deshumectar con aire exterior se ha realizado un estudio de la humedad absoluta en Madrid para todas las horas del año El resultado del estudio determina que se puede deshumectar con aire exterior en un 99% de las horas. Con la aplicación de esta medida se ahorra todo el consumo eléctrico de la enfriadora y parte del consumo térmico empleado para calentar el aire de la piscina. En todas las piscinas climatizadas se produce el fenómeno constante de evaporación del agua. La segunda medida es instalar una manta térmica para evitar las pérdidas por evaporación durante la noche. La aplicación de las dos medidas a la vez supone un ahorro del 32% del consumo total al año. El periodo de retorno de la inversión es inferior a dos años. También se ha estudiado la posibilidad de implantar una instalación solar térmica para la producción de ACS. Esta medida no se recomienda debido a que el ahorro es del 1,7% de consumo total y el periodo de retorno de la inversión es superior a 11 años. Por último se ha estimado que en España existen aproximadamente piscinas climatizadas. El ahorro de energía que se podría producir a nivel nacional si el 50% del universo de piscinas tuviese el mismo potencial de ahorro sería igual a Tep.

4 ENERGY AUDIT OF A CONDITIONED SWIMMING POOL Author: Gayo Píriz, Antonio Director: Morell Fernández, Alejandro PROJECT SUMMARY There is a diversity of actual energetic problems that could be seen attenuated by means of saving measures. The research of energetic efficiency equipments and the responsible consumption are established as the basis of a new point of view, whose objective is the sustainable energetic development, being conscious that the row material is scarce and limited. An energy audit is an essential tool when it faces the reduction of energy consumption. The audit allows knowing what consumptions are more important and which ones offer bigger possibilities of savings. Furthermore, an energy audit allows knowing the potential saving and the profitability of different actions. The present project is the energy audit of a conditioned swimming pool, in particular the conditioned swimming pool that belongs to the Sports Center Jose Caballero of Alcobendas (Madrid). The swimming pool is semi-covered, which means that in summer it is used as a summer pool and is not conditioned. The project has been divided in four phases. The first phase is the description of the installation. This phase is fundamental to understanding the operation of the equipments and be able to calculate the energy consumption along the year. A conditioned swimming pool is a major hot water consumer. The production of hot water is carried out by three boilers and a contribution of cogeneration. The cogeneration is not studied in this project, it is only considered as a source of heat. The hot water is supplied to each one of the devices that need it to work: Heating of the water of the swimming pool, production of SHW (Sanitary Hot Water), heating of the air of the locker rooms and the heating of the air of the swimming pool.

5 The conditioned swimming pools need to dehumidify the air of the environment. The cold water produced from a chiller is used to dehumidify the air. The water of the pool is at 28ºC and the atmosphere 28ºC and 65% relative humidity. The second phase of the present project is the calculation of the energy consumption of every equipment that is involved in the installation. The calculation is divided in electric and thermal consumptions. Electric consumptions are produced from: chiller, fan motor from the cooling tower, fan motors from the conditioned locker rooms and swimming pool, lighting and water pumps circulation. In order to obtain a real consumption of the chiller, a study to obtain the COP based on the wet bulb temperature of the outdoor air has been conducted. This way, the electric consumption of the chiller can be calculated for each year. Thermal consumptions (natural gas) that are produced are: losses from evaporation, losses from renewal of the locker rooms air, losses from air renewal of the swimming pool, losses from conduction, radiation and convention and production SHW. In order to know the consumptions, temperatures and absolute humidities from the outdoor air were given for the entire year Through a simulation program of the psychometric chart of the air, the behavior of the air pool has been simulated to determine the necessity of dehumidify and heating moist air depending on the time of the year. Once all the consumptions have been calculated the third phase of the project has consisted in the realization of the balance of energy consumption in the pool. In this phase the cogeneration input has been calculated. The total balance is as follows: 46% belongs to natural gas, 24% electricity and the 30% remaining to the cogeneration input. Total energy consumption every year is kwh. In the last phase of the project the measures that produce a bigger energy saving and the ones that have a feasible application have been studied and proposed. The first inefficiency that appears is due to the renewal system of the air in the pool. The saving measure that has been studied is to substitute the actual air conditioning for one that uses the outdoor air to dehumidify.

6 The air conditioning that is proposed works introducing outdoor air, that has an absolute humidity lower that the indoor air, ejecting the returned air of the pool to the outdoor. Both air streams are crossed in a high performance exchanger. The outdoor air recovers a big part of the heat and afterwards it travels through a heating coil with warm water to achieve a temperature of 28ºC. In order to confirm that it can be dehumidify with outdoor air a study of the absolute humidity in Madrid has been conducted for every hour of the year The result of the study determines that it could be dehumidified with outdoor air 99% of the hours. With the implementation of this measure all the electric consumption of the chiller could be saved and part of the thermal consumption applied to heat the pool air. In every conditioned pool the constant phenomenon of water evaporation is produced. The second measure is to install a thermal blanket to avoid the evaporation losses during the night. The implementation of both measures at the same time represents a saving of 32% of the total consumption of the year. The return of investment period is lower than two years. The possibility of implementing a thermal solar installation has also been studied for the production of SHW. This measure is not recommended because the 1,7% saving of the total consumption and the return of investment period is higher than eleven years. Lastly, it has been estimated that in Spain there are approximately one thousand conditioned swimming pools. The saving energy that it could be produced in the nation, if 50% of the pools in the universe had the same saving potential, would be equal to Toe.