BANCO DE ENSAYOS A ESCALA REAL EN SISTEMAS CLIMATIZACION BASADO EN GEOTERMIA.

Transcripción

1 BANCO DE ENSAYOS A ESCALA REAL EN SISTEMAS CLIMATIZACION BASADO EN GEOTERMIA. 1 Carlos Fúnez Guerra (Conferenciante). 1 Luis Mansilla Plaza 1 Eusebio Angulo Sánchez-Herrera. 1 Ricardo García Ródenas. 1 Doroteo Verastegui Rayo. 1 Universidad de Castilla la Mancha. 1

2 INDICE. 1. ANTECEDENTES. 2. EL SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN FUNCIONA.Y AHORA QUE HACEMOS?. 3. QUE INVESTIGACIÓNVAMOS A HACER? ESTUDIO DE SISTEMAS DE CAPTACIÓN GEOTÉRMICA ANALISIS DEL COMPORTAMIENTO DE BOMBAS DE CALOR ESTUDIO DE LOS DIFERENTES SISTEMAS RADIANTES ESTUDIOS RELACIONADOS CON EL SISTEMA DEVENTILACIÓN CERTIFICACIÓN DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICACIÓN ESTUDIO DE SISTEMAS DE BOMBEO MONITORIZACIÓN DE INSTALACIÓN. 4. SITUACION ACTUAL Y PERSPECTIVAS DE FUTURO. 2

3 1. ANTECEDENTES. SeapruebaporpartedelaUCLMlaconstruccióndeunedificiodelaboratoriosparalaEIMIA. La Oficina de Gestión de Infraestructuras realiza el proyecto de detalle del edificio de laboratorios. DesdelaEIMIA,seanalizaeldiseñodeledificioellíneasgeneralesyeldiseñodelsistemade climatización en particular. El diseño inicialmente previsto para el sistema de climatización es un sistema de VRV MULTI SPLIT, con bomba de calor, con recuperación, para atender en toda época del año las demandas térmicas de las dependencias ocupadas. Del estudio detallado del sistema de climatización, se concluye que es un sistema de escasa eficiencia y que no muestra el compromiso que la EIMIA, tiene con la eficiencia energética. Se comienza a realizar un estudio detallado de los posibles sistemas de climatización alternativos basados en energías renovables que tengan una eficiencia energética superior al inicialmente previsto en el proyecto. 3

4 1. ANTECEDENTES. Propuesta compuesta fundamentalmente por: Energía geotérmica como fuente energética. Bombadecalorgeotérmicaoagua agua. Sistema de distribución mixto, es decir, parte agua y parte aire. Suelo radiante/ refrescante y techo radiante/ refrescante para combatir las cargas sensibles. Ventilación por desplazamiento mediante red de impulsión y retorno de conductos utilizando Unidad de Tratamiento de Aire y la técnica de difusión por desplazamiento. Precalentamiento de ACS. La nueva propuesta del sistema de climatización utilizando energías renovables se presenta a la Oficina de Gestión de Infraestructuras de la Universidad de Castilla la Mancha. Tras el análisis de la Oficina de Gestión de Infraestructuras de la Universidad de Castilla la Mancha, la EIMIA redacta el proyecto de climatización al completo para que sea introducido como modificado en el proyecto original. 4

5 1. ANTECEDENTES. 5

6 2. EL SISTEMA DE CLIMATIZACION FUNCIONA, Y AHORA QUE HACEMOS? Se decide seleccionar un grupo de alumnos que estén cursando segundo curso para formarles en las diferentes técnicas de climatización utilizadas en el edificio. Una vez que tienen una formación generalista de los diferentes sistemas de climatización utilizados, se comienza a centrar a cada uno de los alumnos en técnicas concretas con el objeto de que se especialicen y poder comenzar con la investigación. Se quiere hacer una investigación aplicada, es decir, investigación útil. Para ello se habla con empresas del sector de climatización en general y con las empresas que han participado bien como suministradoras o como instaladora en el edificio Casiano de Prado con el objeto de firmar diferentes convenios. Se han firmado de momento, 4 convenios marco con empresas del sector de climatización y se encuentran en periodo de redacción convenios específicos con dichas empresas. 6

7 3. QUE INVESTIGACION VAMOS A HACER?. Estudio detallado de los diferentes sistemas de captación geotérmica, buscando la configuración óptima del sistema de captación. Análisis del comportamiento de bombas de calor aire-agua o agua-agua durante periodos de tiempoprolongadosconunacargareal,queenestecasoeseledificio. Estudio detallado de los diferentes sistemas radiantes, combinación entre ellos y combinación de estos sistemas con la el sistema de ventilación. Estudio de los sistemas de caudal constante y caudal variable en unidades de tratamiento de aire. Influencia de los diferentes componentes (recuperador entalpico, humectador adiabático, variador de frecuencia, etc.,) en el rendimiento total del sistema. Certificaciones energéticas de edificios(calener, LEED, etc.,) y posible desarrollo sistema de certificación para sistemas renovables. Estudio sistemas de bombeo a caudal constante frente a caudal variable. Monitorización total de la instalación, recogida de datos y análisis de resultados. 7

8 3.1. ESTUDIO SISTEMAS CAPTACION GEOTERMICA. Enlasiguientefigurasepuedeobservarlaubicacióndelasperforaciones.Sehan realizado 9 perforaciones verticales con distintas configuraciones debajo del edificio y 9 perforaciones helicoidales o hélix en terrenos adyacentes al edificio. 8

9 3.1. ESTUDIO SISTEMAS CAPTACION GEOTERMICA. Sondas1,2y6.Estastressondassondepolietileno100conunaconfiguracióndesonda doble diámetro 32 mm y con el mismo relleno, siendo la única diferencia entre ellas la profundidaddelacaptación(sonda1a120metrosdeprofundidad,sonda2a60metrosde profundidad y Sonda 6 a 20 metros de profundidad). Sondas 3 y 4. Estas dos sondas tiene la misma profundidad (100 metros), la misma configuración(sonda simple diámetro 40 mm), mismo relleno y diferente material(sonda 3 PE-Xa, sonda 4 PE100). Sondas5y7.Estasdossondasdeberíantenerlamismaprofundidad(100metros,peropor problemas de ejecución la sonda 5 se quedo con 70 metros de profundidad), mismo relleno, mismo material(pex) y diferente configuración(sonda 5, su configuración es sonda doble diámetro 32 mm, sonda 7, su configuración es simple diámetro 40 mm). Sondas 8 y 9. Estas dos sondas tienen la misma profundidad (100 metros), la misma configuración(sonda doble 32 mm), el mismo material(pe100) y distinto relleno. Comportamiento de las recientemente desarrolladas sondas helicoidales o Hélix. Estas sondas tienenuna longitud de3metros y undiámetro de 380mm pudiendoextraer del terrenoentre400y700wporunidad. 9

10 3.2. ANALISIS DE COMPORTAMIENTO BOMBAS DE CALOR. Se van a monitorizar, registrar y analizar los datos necesarios, y se obtendrán conclusiones acerca del comportamiento de las diferentes bombas de calor con una carga real que es el propio edificio Casiano de Prado. Se podrán analizar rendimientos(err y COP) a diferentes cargas (puntuales, semanales, mensuales, anuales), cómo influyen los diferentes refrigerantes en la eficiencia, diferentes configuraciones de bomba de calor, diferentes tecnologías (aire-agua, agua-agua, etc.,). 10 BANCO DE ENSAYOS A ESCALA REAL DE BOMBAS DE CALOR Y SUS DIFERENTES COMPONENTES.

11 3.3. ESTUDIO DE LOS DIFERENTES SISTEMAS RADIANTES. Se van a monitorizar, registrar y analizar los datos necesarios con el objeto de obtener conclusiones acerca del comportamiento de los diferentes sistemas radiantes implementados en el edificio Casiano de Prado(suelo radiante/ refrescante) y techo radiante/ refrescante). Se podrá analizar qué sistema es más adecuado en función de la climatología. Se podría analizar la eficiencia de cada uno de los sistemas en las distintas épocas. Se podrá analizar la interacción entre ambos sistemas. Interacción de ambos sistemas con el sistema de ventilación por desplazamiento. Diferentes configuraciones y sistemas de control asociados. 11

12 3.4. ESTUDIOS RELACIONADOS SISTEMA VENTILACION. Se van a monitorizar, registrar y analizar los datos necesarios, con el objeto de sacar conclusiones acerca del comportamiento del sistema de ventilación del edificio Casiano de Prado(ventilación por desplazamiento a caudal variable con UTA). 12 Se estudiará la diferencia existente entre trabajar a caudal constante o a caudal variable, analizando el aumento de la eficiencia y el sobrecoste del sistema. Se estudiará la eficiencia de cada uno de los componentes de la UTA como por ejemplo rueda entalpica, recuperador adiabático, etc., encadaunadelasépocasdelaño. Se estudiará la diferencia existente entre trabajar con la rueda entalpica sin variador y con variador de frecuencia. BANCO DE ENSAYOS A ESCALA REAL DE UNIDADES DE TRATAMIENTO DE AIRE Y SUS DIFERENTES COMPONENTES.

13 3.5. CERTIFICACION EFICIENCIA ENERGEDITA EDIFICACION. Se va a realizar la certificación energética del edificio Casiano de Prado utilizando el software disponible (CALENER VYP, CALENER GT, LEED, etc.,) y se va a intentar desarrollar un sistema de certificación energética que recoja las técnicas relacionadas con las energías renovables como las que contiene dicho edificio. Adicionalmente se analizará como influye cada uno de los componentes de la instalación de climatización en la obtención de la certificación energética. DESARROLLO DE HERRAMIENTA PARA CERTIFIACIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIÓN CON ENERGÍAS RENOVABLES. 13

14 3.6. ESTUDIO SISTEMAS BOMBEO CAUDAL CONSTANTE VS CAUDALVARIABLE. Actualmente, por restricciones económicas todos los grupos de bombeo son a caudal constante.seanalizaráenfuncióndelaaplicaciónlaidoneidadonodequelabombaseade caudal constante(por ejemplo las de la geotermia caudal constante inicialmente se piensa que es correcto) o caudal variable(los grupos de bombeos que impulsan a superficies radiantes y UTA se considera mas interesante que sean de caudal variable). Igualmenteseveráquégrupodebombeoesmasrentableamedioplazoeninstalacionesde climatización. BANCO DE ENSAYO A ESCALA REAL DE GRUPOS DE BOMBEO PARA SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN. 14

15 3.7. MONITORIZACION DE LA INSTALACION. Todo el sistema de climatización será monitorizado de forma adecuada para poder recoger los datos necesarios, analizar dichos datos y obtener resultados y/o sacar conclusiones de los diferentes sistemas que componen la climatización del edificio Casiano de Prado. Igualmente, se podrá analizar el comportamiento de los diferentes instrumentos de campo (sondas de temperatura, sondas de presión, válvulas de 3 vías, interruptores de flujo, contadores energéticos, etc.,) así como los diferentes sistemas de control o PLC con el objeto de ver que material de campo es mas adecuado en cada caso, así como determinar los elementos de campo que optimizan las estrategias de control. BANCO DE ENSAYO A ESCALA REAL DE GRUPOS DE INSTRUMENTOS DE CAMPO Y SISTEMAS DE CONTROL. 15

16 4. SITUACION ACTUAL Y PERSPECTIVAS DE FUTURO. El grupo de alumnos seleccionado han adquirido la formación generalista del sistema de climatización y están centrados cada uno de ellos en temas concretos. Sehanfirmadovariosconveniosmarcoyseestaenprocesodeelaboraciónyfirmadelos convenios específicos de colaboración para el desarrollo de los diferentes estudios. Debido a los recortes presupuestarios no se pudo instrumentar y monitorizar la instalación desde el principio, con lo que se han analizado las necesidades,se han planificado en el tiempo y se ha decidido equipar la instalación con le material necesario. Ya se ha llevado a cabo la primera etapa de implementación de necesidades para poder realizar los estudios marcados. LA EIMIA HA DE CONVERTIRSE EN REFERENCIA NACIONAL EN SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN BASADOS EN ENERGÍAS RENOVABLES HACIENDO PARA ELLO USO DEL BANCO DE ENSAYOS A ESCALA REAL QUE ES EL EDIFICIO CASIANO DE PRADO. LA EIMIA HA DE SER EL VIVERO DE PROFESIONALES CUALIFICADOS PARA EL SECTOR DE CLIMATIZACIÓN MEDIANTE ENERGÍAS RENOVABLES. 16

17 MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION. 17