Convención Comercial El calor es nuestro

Transcripción

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2 Indice Bombas de calor Geotérmicas. Introducción Ventajas fundamentales Selección de la bomba de calor Geotérmica. Dimensionado Instalación y Mantenimiento Análisis de costes y ahorros de una instalación geotérmica Esquemas de integración Geotermia / Condensación / Solar

3 Introducción Sistemas geotérmicos. Un sistema geotérmico esta integrado, generalmente, por tres subsistemas principales: Un intercambiador de calor subterráneo, extrae el calor del subsuelo o evacua el calor de un edificio. Una bomba de calor, que transfiere el calor entre el intercambiador de calor y el sistema de distribución del edificio. Un sistema de distribución que encauza el calor o el frío a las diferentes estancias de un edificio. Sondeo a 72 paises: capacidad MWt; utilización GWh

4 Introducción Áreas con potencial geotérmico en España.

6 Ventajas fundamentales Eficiencia de la Bomba de Calor Geotérmica. Frente a calderas No presentan emisiones de gases por combustión in situ, ni necesitan chimenea ni almacenamiento de combustible. Pueden producir frío, calor y acs. Frente a bombas aire-agua Las bombas de calor geotérmicas son más eficientes que las de aire, debido a la estabilidad de la Tª del terreno frente a las fluctuaciones de la Tª amb (diaria y estacional) El agua tiene más capacidad de transporte del calor que el aire, mejores propiedades de transferencia de calor y se mueve muy eficientemente con pequeñas bombas de circulación. No necesitan unidad exterior.

7 Ventajas fundamentales Eficiencia de la Bomba de Calor Geotérmica. El rendimiento de un equipo reversible es: Q1, T1 Calor: COP ideal Q1 = W Q1 = Q Q 1 2 T1 Δs = T Δs T Δs 1 2 T1 = T T 1 2 Frío: EER ideal = Q2 W Q2 = Q Q 2 1 T2 Δs = T Δs T Δs 2 1 T2 = T T 2 1 Refrigerante a baja presión y baja temperatura Líquido Ts Qe Fluido que se enfría Agua: 12ºC Aire: 27ºC Gas Qe = Ke Se Ate Qe = Potencia del evaporador (kcal/h) Ke = Coeficiente de transmisión (kcal/h m2 ºC) Se= Superficie de intercambio (m2) Ate = Diferencia de temperatura refrigerante-fluido. Q2, T2

8 Ventajas fundamentales Eficiencia de la Bomba de Calor Geotérmica. Tª ambiente/ Agua de Condensación Ciclo de Calor Tª de evaporación Tª agua interior Tª Condensación COP Equipo Aire-Agua 0ºC -9ºC 40/45ºC 50ºC 2.5 Equipo Agua-Agua 5ºC/0ºC -5ºC 40/45ºC 50ºC 3.9 Tª ambiente/ Agua de Condensación Ciclo de Frío Tª de evaporación Tª agua interior Tª Condensación COP Equipo Aire-Agua 40ºC 58ºC 7/12ºC 2ºC 2,1 Equipo Agua-Agua 25/35ºC 35ºC 7/12ºC 2ºC 5,12 No sólo los rendimientos instantáneos, son superiores en las bombas geotérmicas, también los rendimientos estacionales lo son (Condiciones estables de funcionamiento y no función desescarche). En general, se considera que los rendimientos estacionales de las bombas de calor geotérmicas, son entre un 60%-75% superiores a los rendimientos estacionales de bombas aire-agua.

10 Selección de la bomba de calor geotérmica Selección de la Bomba de Calor. Dimensionado. Como recomendación general, intentar que las temperaturas de trabajo de secundario sean lo más bajas posibles (en modo calefacción). Por principio a las bombas de calor se les aplica lo siguiente: Una reducción de un grado de temperatura de ida, supone un ahorro de aprox. 2,5% en el consumo de energía. Consumo de acs, l/persona al día a 45ºC. Considerar una potencia de caldeo de 0,2kW por persona. Se recomienda: _ En modo frío, cubrir el 100% de la demanda. _ En modo calor, cubrir el 80% de la demanda pico, lo que reduce la potencia de la bomba 20%, y abarata costes.

11 Selección de la bomba de calor geotérmica Selección de la Bomba de Calor. Dimensionado. La bomba a seleccionar depende tanto de la potencia necesaria en mi instalación, como de las Tª en el lado fuente y uso. Ejemplo: Vivienda a calefactar, en la que necesitamos 13,8 Kw para trabajar en un sistema a 35ºC. Tª de la fuente de calor: 0ºC Necesaria bomba de calor BC5, que dará una potencia de 14,5kW en esas condiciones A mayor temperatura del lado fuente, mayor coste pero menor potencia de bomba necesaria.

12 Selección de la bomba de calor geotérmica Comparativa Bomba Aire/Agua Tierra-Agua. Selección Bomba Agua-Agua. Modo calefacción. En modo calefacción, a mayor Tª de entrada del lado fuente, mayor potencia de máquina

13 Selección de la bomba de calor geotérmica Comparativa Bomba Aire/Agua Tierra-Agua. Rendimientos finales según temperaturas. Sonda Geotérmica (circuito cerrado) Agua de Capa (circuito abierto) Sonda geotérmica o agua de capa Instalación lado uso Funcionamiento Eficiencia Energética Temperatura de entrada del lado fuernte Temperatura de trabajo del lado de uso Fan-coil / Radiadores 0ºC 50ºC Calefacción Suelo Radiante 0ºC 35ºC Fan-coil / Radiadores 10ºC 50ºC Calefacción Suelo Radiante 10ºC 35ºC Fan-coil / Radiadores 30ºC 7ºC Refrigeración Suelo Radiante 30ºC 18ºC COP en calefacción / EER en refrigeración (media todos los tamaños) 2,61 4,03 3,45 5,18 5,12 6,51 Efectivamente se cumple que, cuanto menor sea la diferencia entre la temperatura del lado fuente y la temperatura de trabajo de mi instalación, mayor rendimiento de máquina.

15 Instalación y Mantenimiento Medidas para la instalación del lado fuente. Filtros: El agua con impurezas disminuye la eficiencia del intercambio. Se deberá instalar en posición accesible para la limpieza. Flujostato: Siempre, para garantizar que la unidad se detenga en caso de falta de circulación del agua. Purgadores: En el punto más alto de la instalación y con separación de microburbujas. Vaso de expansión y válvula de seguridad: Debido a las oscilaciones de temperatura en el lado fuente, variaciones de volumen deben ser compensadas. Las temperaturas de trabajo del lado fuente pueden ser inferiores a 0ºC (Protección antihielo 5ºC por defecto). Llenar siempre el lado fuente con agua glicolada al menos al 25% La pérdida de carga con esta mezcla, entre 1,5 y 1,7 veces superior agua pura. Capacidad volumétrica de bomba 10% inferior.

16 Instalación y Mantenimiento Medidas para la instalación del lado uso. Gestión de instalaciones mixtas por medio de valvula de mezcla circulador y sonda de impulsio Es posible ajustar la curva climática en función del equipo que trabaja. Tener en cuenta que los fan-coils trabajan en 7-12 y el suelo en 18-23

17 Instalación y Mantenimiento Medidas para la instalación del lado uso.

18 Instalación y Mantenimiento Mantenimiento Preventivo. Las operaciones de mantenimiento, ralentizan el deterioro y mantienen la eficacia de los equipos. Periodicidad: Semestral: Unidades Refrigeración / Calefacción. Anual: Unidades Sólo Refrigeración. El servicio de mantenimiento consiste fundamentalmente en actividades de limpieza e inspecciones de funcionamiento. Actividades de limpieza Limpieza de Intercambiadores: Es fundamental que las superficies internas estén siempre libres de suciedad e incrustaciones (filtros). Si la diferencia entre Tª salida y Tª condensación > 8-10ºC, LIMPIAR Actividades de Revisión Comprobación de las pérdidas del circuito frigorífico. Comprobación de los dispositivos de protección (valvulas de seguridad, presostatos, termostatos,etc). Control de los parámetros de trabajo circuito frigorífico.

19 Parte II. Nuevas tecnologías para instalaciones eficientes Producción de ACS y mejoras adicionales. En bombas de calor geotérmicas de tipo doméstico, la temperatura máxima de acs es de unos 50ºC. Si la máquina esta dando frío y se solicita acs, invierte ciclo, con un cierto retardo para evitar choque térmico. Mejoras adicionales Existen equipos que a la salida del compresor, incluyen un intercambiador adicional para recuperación de gases calientes y producción de acs. Sistemas de refrigeración pasiva: En verano, Tª pozo inferior a la ambiente, fuente de frio para refirgeración pasiva. Compresor libre para ACS

21 Análisis de costes y ahorros Costes de instalación doméstica Geotermica. Costes de instalación campo de captación.

22 Análisis de costes y ahorros Costes de instalación doméstica Geotermica. EJEMPLO DE INSTALACIÓN: Datos de partida. Vivienda Unifamiliar. Demanda de calefacción : 27kW Demanda de refrigeración : 25 kw Situada en suelo normal de roca consolidada y sedimento saturado con agua ( ג < 3W/ m K) para 2400 h tenemos 50 W/ m Consideramos 2400 h / año porque la bomba es para refrigeración + calefacción Longitud necesaria : 405 m Nº de pozos : 3 pozos de 135 m

23 Análisis de costes y ahorros Costes de instalación doméstica Geotermica. EJEMPLO DE INSTALACIÓN: Costes total y ahorro estimado Precio de la máquina + Instalación Logafix : ( P.V.P + IVA) Total : = Subvención : 30 %

24 Análisis de costes y ahorros Costes y ahorro frente a instalaciones convencionales. Comparativa con bomba de calor aire-agua convencional. Datos de los equipos suponiendo temperaturas del lado fuente de 35ºC en modo refrigeración y de 10ºC en modo calefacción: Nota: Fan-coils Verano: 7/12ºC Invierno: 45/40ºC Características técnicas bomba agua-agua Potencia Frigorífica (kw) 25,6 Pot abs. Compresor (kw) 5,79 EER 4, 41 ESEER 4, 87 Potencia Calorífica (kw) 29,5 Pot abs. Compresor (kw) 7,05 COP 4,18 Características técnicas bomba aire-agua Potencia Frigorífica (kw) 30 Pot abs. C ompresor (kw) 13,8 EER 2,2 ESEER 2,6 Potencia C alorífica (kw) 29,9 Pot abs. Compresor (kw) 9,1 COP 2,5 El coste de una bomba de calor convencional aire-agua reversible, puede ser de aprox Diferencia inicial de la inversión en la instalación que nos ocupa: (incluyendo la subvención de geotermia)

25 Análisis de costes y ahorros Costes y ahorro frente a instalaciones convencionales. Comparativa con bomba de calor aire-agua convencional. EN MODO CALEFACIÓN REFRIGERACIÓN Bomba agua-agua Bom ba agua-agua Bomba aire-agua Bomba aire-agua Potencia Refrigeración demandada (kw) Potencia Calefacción demandada (kw) Coeficiente de simultaneidad vivendas Días de refrigeración calefacción al al año Horas de refrigeración calefacción al al día día Demanda energetica total de la la instalación (kwh/año) Consumo de energía eléctrica del del compresor (kwh/año) 4.106, , , Coste energético ( /kwh) 0, , Coste energético anual ( /año) 483, , ,2 En esta instalación, podemos conseguir ahorros de costes del 40,19% en calefacción y 46,61% en refrigeración instalando una bomba de calor geotérmica, frente a una aire-agua convencional. Conseguimos ahorrar en el ejemplo / año en calefacción + refrigeración A tener en cuenta, coste inicial de la inversión y el periodo de amortización.

26 Análisis de costes y ahorros Costes y ahorro frente a instalaciones convencionales. Comparativa con caldera a gas natural de condensación. Costes de instalación de una caldera: Costes de una instalación Caldera Gas Natural Coste Caldera+ Regulación asociada Chimenea Sala de máquinas convencio nal Instalación de gas (incluido equipos) TOTAL DE INSTALACIÓN Nota: Fan-coils Verano: 7/12ºC Invierno: 45/40ºC La diferencia de coste inicial con respecto a la instalación que nos ocupa: (incluyendo la subvención) Características técnicas bomba agua-agua Potencia Calorífica (kw) 29,5 Pot abs. Compresor (kw) 7,05 COP 4,18 Características técnicas Cald. Condensación Potencia Calorífica (kw) 29,9 Rendimiento estacional 45/40 109%

27 Análisis de costes y ahorros Costes y ahorro frente a instalaciones convencionales. Comparativa con caldera a gas natural de condensación. Bomba agua-agua Caldera Potencia C alefacción demandada (kw) Coeficiente de simultaneidad vivendas 1 1 Días de calefacción al año Horas de calefacción al día Demanda energetica total de la instalación (kwh/año) Consumo de energía eléctrica del compresor (kwh/año ) ,8 Consumo de gas natural de la caldera cond (m3/año) Consumos comparativos en kwh/año (1m3=10, 825kwh) , Coste energético ( /kwh) 0, , Coste energético anual ( /año) La instalación de una bomba de calor geotérmica sólo para calefacción, frente a una caldera de condensación, supone un ahorro del 31,6% (635 /anuales en el ejemplo) El mayor aprovechamiento, es el uso combinado de la bomba de calor geotérmica para calefacción, acs y refrigeración.

28 Análisis de costes y ahorros Periodos de Amortización En general como ratio de inversión necesaria para cada tipo de tecnología, se da lo siguiente: Geotermia Bomba de calor Gas Gas-Solar Gasoil Inversión por kw instalado ( / Kw) Calefacción Refrigeración Agua Caliente (según nº de personas) 200 Total /kw TC Amortización según uso y sin consideración de suvenciones: N1-B1 (R1) T N1-N06 (M18) N1-N05 (M13) N1-B2 (R2) T 3 EV N1 2 N1-N03 (M11) 4 N1-B3 (R3) 1 13 N1-N010 (E9) KW

30 Integración de diferentes tecnologías Geotermia + Apoyo caldera

31 Integración de diferentes tecnologías Geotermia + Apoyo caldera + ACS

32 Integración de diferentes tecnologías Geotermia + Apoyo caldera

33 Integración de diferentes tecnologías Geotermia + Apoyo caldera + Solar

34 Integración de diferentes tecnologías 2 Bombas de Calor Geotérmicas

35 Buderus GRACIAS POR SU ATENCIÓN