Energy Management. Los controladores y los algoritmos de control en la eficiencia energética en edificios. Partner Congress ATEAN

Transcripción

1 Partner Congress ATEAN Rome, June 2012 Los controladores y los algoritmos de control en la eficiencia energética en edificios Energy Management Luis Sánchez Luis Sánchez Baztán

2 Por qué la Gestión de Energía? Razones para ahorrar energía: Incremento del precio de la energía por el aumento de la demanda y la limitación de los recursos Legislación europea y limitación de emisiones EN13779 & DIN EN 15232, eubac.cert Software de gestión energética es la herramienta para el ahorro energético Muestra el consumo energético medido por los contadores en campo Muestra dónde se pueden tomar acciones para ahorrar energía Demuestra los resultados de las acciones tomadas y el ahorro conseguido Proporciona un amplio rango de prestaciones para: Identificar anomalías en el uso de la energía Identificar áreas objetivo de ahorro Ayuda a aumentar los beneficios reduciendo el consumo energético 12-Dec-13 Slide 2

3 Normativas energéticas EN13779 : Aplica a instalaciones de calefacción, ventilación, suministro de agua y equipos eléctricos (iluminación, ventilación, etc.) Asesora a los planificadores respecto al ahorro energético. Potencia específica del ventilador: medida de consumo de energía para distribución del aire. Se establecen categorías SFP1 a SFP7 Ws/m3. Se recomienda el uso de ventiladores de velocidad variable. Calidad del aire en estancias: clasifica la calidad del aire IDA1 a IDA4 según concentración CO2 según los requisitos de las estancias para organizar y minimizar el flujo volumétrico. Temperaturas del aire: la calefacción y la refrigeración son más eficientes cuanto menor es la diferencia entre la temperatura exterior y la interna. Se definen consignas de 21ºC en invierno y de 26ºC en verano. Normativa: impacto de las estrategias de control y ventilación en función de la demanda. Se clasifica desde IDA-C1 (instalación que funciona constantemente) hasta IDA-C6 (instalación se regula mediante parámetros de aire de la estancia (CO2, gas, sensores de COV en función de la actividad de la estancia) 12-Dec-13 Slide 3

4 Normativas energéticas EN15232: 4 niveles de eficiencia de funciones BAC para edificios A. BACS y TBM de elevada eficiencia B. BACS avanzados con funciones TBM C. BACS estandar. Nivel mínimo de referencia D. BACS no eficientes. Obsoleto Incremento nivel de eficiencia energética= Menor consumo Asigna nivel de eficiencia (A - D) a las funciones Establece funciones mínimas para nivel C (referencia, mínimo admisible). 12-Dec-13 Slide 4

5 Normativas energéticas EN15232: Ejemplo DEFINICIÓN DE LAS CLASES D C B A Regulación calefacción Regulación emisión 0 Sin regulación automática 1 Regulación automática centralizada 2 Regulación automática por ambientes (válvulas termostáticas o reguladores electrónicos) 3 Regulación por ambientes mediante comunicación entre reguladores y con el BACS 4 Regulación integrada de ambientes individuales con control de demanda (ocupación, calidad aire, etc) 12-Dec-13 Slide 5

6 Normativas energéticas Eu.bacCert: Asegura calidad del producto y eficiencia energética en su operación. Los primeros certificados se conceden a controladores de ambiente, donde se produce el mayor consumo energético en edificios (control de radiadores, fancoil, techos y suelos fríos, suelos radiantes y calentadores eléctricos) El Serval de Centraline es eu.baccert. Permite ahorro de un 30% respecto de edificios que no disponen de dicho certificado. 12-Dec-13 Slide 6

7 Fuentes de Datos de Consumo Energético Usuario Usuario Remoto Usuario Remoto Red Ethernet local obix Exportación programada a archivo- refresco periódico Importación de datos csv BACnet ModBus LON MBus KNX Pulso... HAWK/ Arena AX Se puede instalar en el mismo PC que el Energy Management Essentials Servidor web; Acceso vía navegador Arena PANTHER LON MBus Pulso Los datos de los contajes se toman de los contadores en campo y se transfieren de forma automática al Energy Management Essentials 12-Dec-13 Slide 7

8 Infraestructura de medida Para ahorrar energía, primero hay que medirla: Sólo los datos que midamos podrán usarse para evaluar ahorros Montar una infraestructura de medida adecuada al grado de precisión necesario: Energía primaria del edificio: medida para energía eléctrica, de agua de acometida, de consumo general de gas No podremos tener información de consumos individuales Qué % de energía eléctrica se ha consumido en iluminación y en la bomba de calor? Asignación de consumos a grupos de mantenimiento Calefacción, refrigeración, iluminación, ventilación. Medición de consumos de consumidores individuales Calefacción en cada piso del edificio, etc. DISPONER DE INFRAESTRUCTURA ELECTRICA E HIDRAULICA ADECUADA 12-Dec-13 Slide 8

9 El controlador como cerebro Recibe datos de consumo de contadores Y permite implementar algoritmos de control energéticamente eficientes, para cumplir y superar la normativa 12-Dec-13 Slide 9

10 El ahorro en control de Fancoils Eu.BacCert: 30% de ahorro Detiene control con ventana abierta. Reduce consignas si no hay presencia. changeover Permite enviar señal de demanda a controladores de planta para arranque parada de equipos de producción (permite parar plantas completas si no hay demanda e informar a las calderas y enfriadoras para la producción de energía mínima requerida) Permite conexión con sistemas de gestión de hoteles: sólo se activa el control cuando la habitación se ocupa, asegurando el confort al usuario y el ahorro energético al explotador Control proporcional: una reducción de 1ºC en consigna supone un 6% de ahorro en calefacción. Desviación de 1,5K implica 9% consumo adicional 12-Dec-13 Slide 10

11 Free-cooling y Purga Nocturna en clima Purga Nocturna: Permite preenfriar el edificio en verano impulsando aire fresco nocturno y retrasando así el arranque de la producción de frío. Free-cooling: Permite enfriar de forma gratuita aprovechando la entalpía exterior beneficiosa. 12-Dec-13 Slide 11

12 Control calidad de aire en ventilación Tradicionalmente: Q aire renovación (m3/h) función de: m2 local y ocupación fija. Perfil ocupación oficinas. EN15232 Ajustando el Q aire renovación a demanda real en función de ocupación AHORRO Energía Climatización aire renovación AHORRO Consumo soplante aire renovación 12-Dec-13 Slide 12

13 Control calidad de aire ventilación CONTROL CALIDAD AIRE EN y RITE 1027/2007, contemplan control renovación aire fresco en función de calidad de aire (CO2 y otros). (IDA1-IDA4) Método óptimo, caudal de aire ajustado a demanda real puntual. CO2 limitado máximo 500 ppm (oficinas) 12-Dec-13 Slide 13

14 Control calidad de aire ventilación El nivel de CO2 es más representativo del grado de ocupación real que las sondas de ocupación. El sensor de CO2 nos da una medida precisa del grado de ocupación El variador de frecuencia ajustará la velocidad del ventilador a la cantidad justa que asegure la consigna de CO2 AHORRO Energía Climatización aire renovación AHORRO Consumo soplante aire renovación PORCENTAJES DE AHORRO DE DOS DÍGITOS 12-Dec-13 Slide 14

15 El ahorro aprovechando energía solar 12-Dec-13 Slide 15

16 Rotación de calderas 12-Dec-13 Slide 16

17 Rotación de calderas standard INCREMENTO DEMANDA DISMINUCIÓN DEMANDA OPTIMIZACIÓN OPERACIÓN Y SECUENCIACIÓN CALDERAS: AHORRO DE HASTA 20% COMBUSTIBLE 12-Dec-13 Slide 17

18 Rotación calderas de condensación INCREMENTO DEMANDA DISMINUCIÓN DEMANDA 12-Dec-13 Slide 18

19 Curvas de calefacción Curvas calefacción Optimizan el control calculando la consigna de impulsión de agua en función de la Temperatura Exterior y de la consigna de Temperatura ambiente Curvaturas variables en función del emisor: Suelos radiantes: 1,1 Radiadores: 1,3 Convectores: 1,4 a 1,8 Función de autadaptación para ahorros energéticos: un cambio en la curva de calefacción en 5K reduce el consumo en un 19%. Permite trabajar a la consigna de impulsión mínima que para una determinada Text asegure la consigna ambiente deseada. 12-Dec-13 Slide 19

20 Control de bombas Rotación: Prolongan la vida de las bombas arrancando la que menos horas lleve en uso. Aseguran el caudal arrancando el elemento en paralelo en caso de fallo o alarma del otro Variadores de frecuencia: Regla afinidad: el consumo varía al cubo de la velocidad. El PI del variador asegura mantener la presión de impulsión adecuada adaptando la velocidad de la bomba. Ahorros de un 30 al 60%. Bombas impulsoras de más de 100 kw albergan elevado potencial de ahorro. 12-Dec-13 Slide 20

21 Ejemplo: Cine 4D En cooperacion con World Wide Fund for Nature (WWF Germany), la mayor organización del mundo en la conservación de la Naturaleza Un fantático viaje en 4-D a través de la maravillas naturales de nuestro planeta Gran pantalla de 19 x 9 metros Imagenes en 3 dimensiones con gafas 3-D, tocando la serpiente y la tortuga marina 4ª dimensión Hasta 4 perfumes dependiendo de la escena como el agua de mar, cesped Sentir el viento y las gotas de lluvia Terremotos Y por supueto AHU controlado y gestionado con un sistema BMS 12-Dec-13 Slide 21

22 Ejemplo: Cine 4D 1. Compuertas de mezcla 2. Calor directo por caldera modulante con intercambiador aire-aire 3. Frio con 5 etapas de expansion directa 4. Dos ventiladores de velocidad variable de impulsion; velocidad controlada por la temperatura y por la calidad de aire 5. Ventilador de velocidad variable de extraccion 6. Variadores de frecuencia para los ventiladores 12-Dec-13 Slide 22

23 Ejemplo: Cine 4D Modos de operación de la unidad: 1. Sesion 4 - D de 09:00 a 18:00 duración de 15 minutos con descansos de 15 minutos Después de que los perfumes han sido pulverizados, el sistema de control recibe una señal desde el propio cine para cambiar a 100 % aire exterior. El modo de operación de aire fresco puede durar hasta el final de la actuación de 15 minutos. 2. Descansos 4-D, descansos y sesiones no 4-D de 20:00 a 24:00 Durante los descansos y la hora de mostrar las últimas películas, las unidades de tratamiento de aire están en el modo de operación mezcla de aire 3. Periodo desocupado de 18:00 a 20:00 y de 24:00 a 09:00 12-Dec-13 Slide 23

24 Cine 4D: consumo energía control convencional Cosumidores Energía max. consumo Modos Operación 4-D Desc. 4-D / Cine normal Días /Año Energía [kwh/ Año] Coste [ / kwh] Total [ / Año] Horas Funcionamiento 4,75 [h/día] 8,75 [h/día] 275 Potencia Calor [kw] % 1 43% , Potencia Frio [kw] % 1 49% , Ventiladores Imp [kw} 30 82% 1 64% , Ventiladores Extrc [kw] 7,5 82% 1 64% , Caudal Aire [m3/h] Energía/ Año [ ] Suma de Consumos de Calefaccion, Refrigeración y electricidad Balance de consumo de energía con control convencional 1 media de los valores de las señales de control en % en cada modo de operación 2 /kwh Gas 3 /kwh Energía eléctrica 12-Dec-13 Slide 24

25 Cine 4D. Ahorro de energía Funciones principales para el ahorro de energía Compensación exterior tanto en verano como en invierno Caudal de aire controlado con variadores de velocidad El control de calidad de aire por un sensor de CO2 sobreescribe la velocidad de los ventiladores Modos de operación con banda muerta. Con control CentraLine fue posible reducir la media del caudal de aire en un 22 % mientras se mantenía todos los requerimientos de confort y calidad. Control de la velocidad del ventilador por demanda y Temperatura minima de protección en invierno Temperatura máxima de protección en verano Purga nocturna 12-Dec-13 Slide 25

26 Cine 4D: Ahorro energético Cosumidores Energía max. consumo Modos Operación 4-D Desc. 4-D / Cine normal Días /Año Energía [kwh/ Año] Coste [ / kwh] Total [ / Año] Horas Funcionamiento 4,75 [h/día] 8,75 [h/día] 275 Potencia Calor [kw] % 1 35% , Potencia Frio [kw] % 1 40% ,1345² Ventiladores Imp [kw} 30 45% 1 35% ,1345³ Ventiladores Extrc [kw] 7,5 45% 1 35% ,1345³ Caudal Aire [m3/h] Energía/ Año [ ] Energía/ Año [ ] Ahorro en % 27% Suma de Consumos de Calefaccion, Refrigeración y electricidad Ahorro en Dec-13 Slide 26