CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC

Transcripción

Por Eduardo Lorenzo
Ingeniero Industrial en Danfoss Hydronic Balancing & Control
VS
EQUILIBRADO ESTÁTICO EN UN
SISTEMA DINÁMICO (CAMBIOS DE
CAUDAL Y PRESIÓN)
EQUILIBRADO DINÁMICO EN UN
SISTEMA DINÁMICO (CAMBIOS DE
CAUDAL Y PRESIÓN)
2
INTRODUCCIÓN – CAUDAL VARIABLE HIDRÓNICO
CONTROL DEL CAUDAL
∆
á
Ecuación 1
Dónde:
Q= caudal circulante por la válvula de control [m3/h]
Kv=coeficiente de caudal de la válvula. Es función del modelo, diseño y
tamaño de la válvula de control [m3/h]
ΔP= caída de presión sobre la válvula de control [bar]v
El caudal circulante por una válvula de control depende de dos
parámetros (Ecuación 1):
•
•
Coeficiente de caudal, Kv de la válvula: que es función del
grado de apertura de la válvula de control
Raíz cuadrada de la caída de presión sobre la válvula de
control, √∆P.
Las funciones integradas de control (válvula de 2 vías) y
equilibrado (reguladora de presión diferencial) de las PIBCV
permite gobernar ambos parámetros de la ecuación 1,
garantizando para cualquier estado de carga el caudal requerido.
3
¿CÓMO FUNCIONAN LAS PIBCV?
¿CÓMO FUNCIONAN LAS PIBCV?
Las PIBCV mantienen el caudal requerido constante
con autoridad total y con independencia de cualquier
influencia externa, es decir, cambios de la presión
disponible, lo que supone eliminar la necesidad de
hacer mediciones.
Sin embargo, una condición tiene que cumplirse
sobre las PIBCV. El controlador de presión diferencial
debe tener un mínimo, llamado "eficaz", de presión
diferencial requerida para su funcionamiento, este
parámetro depende del fabricante.
4
1. Siempre garantizan el caudal (variable) correcto en los puntos de consumo
permitiendo el máximo ahorro energético. Sin fenómenos de sobre-caudales o subcaudales en el sistema a cargas parciales (hasta un 15% de ahorro en el consumo
anual HVAC)
2. Control de la temperatura ambiente óptimo, mejor confort interior en las zonas
climatizadas. Menor número de reclamaciones por falta de confort. Menores
mantenimientos o asistencias técnicas.
3. Simplificación en el diseño, instalación y mantenimiento. Desde la fase de diseño
hasta el usuario final. Sin cálculos de Kv ni de autoridad
4. Sistemas flexibles. La red puede modificarse o ampliarse sin necesidad de realizar
nuevas puestas en marcha.
5. Salto térmico de distribución estable/diseño – Eliminación del síndrome del ΔT
bajo, permitiendo un óptimo y más eficiente funcionamiento de los equipos de
producción (hasta un 40% más eficientes).
5
PRINCIPALES VENTAJAS DE LAS PIBCV
Una herramienta para comparar la tecnología tradicional y la PIBCV
6
PANEL DE DEMOSTRACIÓN
FC
M
AB-QM (PIBCV)
FC
VÁLVULA DE CONTROL 2 VÍAS
TRADICIONAL + EQUILIBRADO
MANUAL
• Simulación de un sistema real de climatización
• Comparar el control tradicional (válvula de 2 vías + válvula manual de
equilibrado) y el control mediante válvula de control y equilibrado
independiente de la presión (PIBCV)
• Observar la reacción de estos dos modos de configuración en diversos
escenarios de funcionamiento (demanda global y local)
• Demostrar el valor añadido del uso de válvulas PIBCV (AB-QM)
7
OBJETICOS DE LA DEMOSTRACIÓN
• Típico edificio de varias plantas
• Sistema de refrigeración/calefacción a 2 tubos
8
AB-QM
Tradicional
POSICIÓN1
ajuste a 100l/h
POSITION2
ajuste a 100l/h
Válvula de control motorizadas lineal (MCV)
VZL kvs=0,25 m3/h POSICIÓN1&2 dp~15kPa
(ambas!!)
Válvula de equilibrado manual (MBV)
MSV-BD 15LF
POSICIÓN1 ajuste bajo
POSICIÓN2 ajuste alto
1 ud.
~ 100 l/h
1 ud.
~ 100 l/h
Simulación de carga
100 uds. ~10.000 l/h
9
PANEL DE DEMOSTRACIÓN - DIMENSIONADO
• El panel de demostración simula las
características del sistema
• Bombeo secundario
10
Distribución de tuberías
Válvula manual de equilibrado que representa la
distancia entre la bomba y la primera unidad terminal
(pérdidas de presión entre el bombeo y la u.t. más
próxima al bombeo)
11
distancia entre la bomba y el punto más alejado de la
instalación (última montante)
12
distancia entre la base de la montante más alejada y
la unidad terminal más alejada del bombeo
13
Posición 1 Fan-coil
Representa la primera unidad terminal del sistema (la
más cercana al bombeo)
14
Demanda general del sistema
Válvula de 2 vías que representa la variación de la
demanda entre el primer fan-coil y el último
15
Posición 2 Fan-coil
Representa la última unidad terminal del sistema (la
más alejada al bombeo)
16
• Solución tradicional
o Válvula manual de equilibrado
o Válvula de control 2 vías + actuador
o Válvula de bola
• Pressure Independent Control Valve
o Válvula combinada 2 vías y equilibrado
dinámico + actuador
o Válvula de bola
17
∆p1
• Tuberías
o Separa el flujo entre la solución tradicional y
la solución con PIBCV
o Las válvulas de bola determinan cual de las
dos configuraciones están en uso durante la
demostración
o La ∆p indicada es la presión diferencial a
través de la solución seleccionada
18
• Actuadores eléctricos 24V modulantes
• Señal de control del actuador
o Señal de posicionamiento 0-10VDC enviada
al actuador
o Ambos actuadores reciben la misma señal
de control
19
CARGA DEL SISTEMA
• Válvula de 2 vías que representa los
requisitos de carga del edificio
• Porcentaje ajustable
•
El porcentaje representa la carga
del sistema requerida
Carga global 63%, representa el 100%
carga de diseño del sistema 100 FC 100 l/h
= 10.000 l/h
20
Información disponible
• Consigna de caudal
• Caudal medido
Posiciones 1 & 2
• ∆p’s sobre las
posiciones 1 & 2
• Señal de los
actuadores
Parámetros ajustables
• Caudales objetivo
Posiciones 1 & 2
• Carga del sistema
21
PANEL DE DEMOSTRACIÓN - MONITORIZACIÓN
Control de
temperatura
Control de
caudal
Correlación entre el sistema real y el panel de demostración:
•
•
En el sistema real el parámetro controlado es la temperatura ambiente del local.
En el panel de demostración el parámetro controlado es el caudal.
Sin embargo para cada demanda del local (temperatura), existe un caudal necesario
correspondiente que circula a través del intercambiador de calor (batería del fan-coil).
22
SISTEMA REAL - PANEL DE DEMOSTRACIÓN
Valor de ajuste
Sensor
temperatura
Batería Local
Actuador
M
Controlador
Válvula
Valor actual
Valor de ajuste
Caudalímetro
Actuador
M
Controlador
Válvula
Valor actual
23
PANEL DE DEMOSTRACIÓN – BUCLE DE CONTROL
1.- Carga sistema cambia / Carga locales constante
M
• Sin cambios de temperatura
consignada en las posiciones 1 &
2
Caudal estable
=
Temp. estable
• La carga del sistema se modifica
Menor ocupación
Descenso de la demanda
∆p- disponible
cambia
24
PANEL DE DEMOSTRACIÓN - EJERCICIOS
2.- Carga sistema constante / Carga locales cambia
M
∆p-cambia
• La demanda de los locales cambia
Condiciones exteriores o
interiores
Cambio de la consigna de caudal
Cambios de caudal
=
**Temp. estable
25
26
EDUARDO LORENZO
[email protected]
628 06 46 18
HEATING SOLUTIONS & DISTRICT ENERGY DIVISION
27
¡GRACIAS POR SU ATENCIÓN!
SISTEMAS Y SOLUCIONES DE BOMBEO EFICIENTES
POR MARIANO PUERTA GARCÍA
RESPONSABLE DE INGENIERÍAS DE BOMBAS GRUNDFOS ESPAÑA
Por Mariano Puerta García
Responsable de Ingenierías de Bombas Grundfos España
29
30
GASTOS ENERGÉTICOS
31
GASTOS ENERGÉTICOS
32
GASTOS ENERGÉTICOS
Fuente: Europump – Compromiso energético del sector industrial europeo
33
34
SISTEMAS DE CONTROL DE BOMBAS
2
Q2 n 2
=
Q1 n 1
H 2 n2
=
H 1 n1
Caudal > RPM
Altura > RPM
P2 n2
=
P1 n1
3
Potencia > RPM
H
RPM
[%]
100%
Característica
fija del sistema
100
50%
25
P
[%]
50
100
Q [%]
50
100
Q [%]
100
12.5
35
LEY DE AFINIDAD
EUROPUMPS
Caudal en %
100
75
Caudal
[%]
Horas
[%]
100
5
75
10
50
35
25
50
50
25
0
0 5
15
50
100
Horas de funcionamiento en %
= Variación de caudal
= Perfil de cálculo
Las horas de funcionamiento
al año dependen del sistema,
un año completo tiene 8,760 horas
36
PERFIL DE CARGA
PERFIL DE CARGA
ASHRAE
37
PERFIL DE CARGA
EUROVENT
38
39
CONTROL CURVA CONSTANTE CONTROLADA
40
CONTROL DE PRESIÓN DIFERENCIAL CONSTANTE
41
CONTROL DE PRESIÓN PROPORCIONAL INTEGRADA EN BOMBA
42
PRESION PROPORCIONAL MEDIDA EN EL SISTEMA
43
CONTROL DE TEMPERATURA DIFERENCIAL CONSTANTE
44
En sistemas con caudal variable se puede realizar ahorros significativos.
El ahorro total depende del modo de control.
El gráfico muestra los ahorros según los diferentes modos de control.
GRADO DE
EFICIENCIA
DEL MOTOR:
IE3
PERFIL
HORAS AÑO
% CAUDAL
7200
CAUDAL
PERDIDA DE CARGA
m3/h
mca
RENDIMIENTO
MECANICO
P2
RENDIMIENTO
MOTOR
KW
IE3
RENDIMIENTO
TOTAL
P1
TOTAL POR Nº
DE HORAS
PRECIO KWH
KW
KW
0,14 €
3%
216,00
100%
100
20
75,10%
7,26
90,10%
67,67%
8,05
1.740
243,55 €
33%
2376,00
75%
75
23,9
73,50%
6,65
90,10%
66,22%
7,38
17.524
2.453,33 €
41%
2952,00
50%
50
25,6
62,00%
5,63
90,10%
55,86%
6,24
18.431
2.580,31 €
23%
1656,00
25%
25
26,3
39,50%
4,54
90,10%
35,59%
5,03
8.336
1.167,07 €
100%
6984,00
44.291
6.200,70 €
45
CONTROL DE CURVA CONSTANTE
GRADO DE
EFICIENCIA
DEL MOTOR:
IE3
PERFIL
HORAS AÑO
% CAUDAL
7200
CAUDAL
PERDIDA DE CARGA
m3/h
mca
RENDIMIENTO
MECANICO
P2
RENDIMIENTO
MOTOR
KW
IE3
RENDIMIENTO
TOTAL
P1
TOTAL POR Nº
DE HORAS
PRECIO KWH
KW
KW
0,14 €
3%
216,00
100%
100
20
75,10%
7,26
90,10%
67,67%
8,05
1.740
243,55 €
33%
2376,00
75%
75
23,9
73,50%
6,65
90,10%
66,22%
7,38
17.524
2.453,33 €
41%
2952,00
50%
50
25,6
62,00%
5,63
90,10%
55,86%
6,24
18.431
2.580,31 €
23%
1656,00
25%
25
26,3
39,50%
4,54
90,10%
35,59%
5,03
8.336
1.167,07 €
100%
6984,00
44.291
6.200,70 €
46
CONTROL DE CURVA CONSTANTE
GRADO DE
EFICIENCIA
DEL MOTOR:
IE3
PERFIL
HORAS AÑO
% CAUDAL
CAUDAL
PERDIDA DE CARGA
RENDIMIENTO
MECANICO
P2
3%
216,00
100%
m3/h
mca
100
KW
IE3
20
75,10%
7,26
33%
2376,00
75%
75
20
74,80%
41%
2952,00
50%
50
20
23%
1656,00
25%
25
20
100%
6984,00
7200
RENDIMIENTO
TOTAL
P1
TOTAL POR Nº
DE HORAS
PRECIO KWH
KW
KW
0,14 €
90,10%
67,67%
8,05
1.740
243,55 €
5,44
90,10%
67,39%
6,04
14.346
2.008,39 €
65,60%
4,15
90,10%
59,11%
4,61
13.609
1.905,24 €
42,90%
3,18
90,10%
38,65%
3,52
5.837
817,17 €
33.791
4.730,80 €
47
RENDIMIENTO
MOTOR
CONTROL CON PRESIÓN DIFERENCIAL CONSTANTE
GRADO DE
EFICIENCIA
DEL MOTOR:
IE3
PERFIL
HORAS AÑO
% CAUDAL
CAUDAL
PERDIDA DE CARGA
RENDIMIENTO
MECANICO
P2
3%
216,00
100%
m3/h
mca
100
KW
IE3
20
75,10%
7,26
33%
2376,00
75%
75
20
74,80%
41%
2952,00
50%
50
20
23%
1656,00
25%
25
20
100%
6984,00
7200
RENDIMIENTO
TOTAL
P1
TOTAL POR Nº
DE HORAS
PRECIO KWH
KW
KW
0,14 €
90,10%
67,67%
8,05
1.740
243,55 €
5,44
90,10%
67,39%
6,04
14.346
2.008,39 €
65,60%
4,15
90,10%
59,11%
4,61
13.609
1.905,24 €
42,90%
3,18
90,10%
38,65%
3,52
5.837
817,17 €
33.791
4.730,80 €
48
RENDIMIENTO
MOTOR
CONTROL CON PRESIÓN DIFERENCIAL CONSTANTE
GRADO DE
EFICIENCIA
DEL MOTOR:
IE3
PERFIL
HORAS AÑO
% CAUDAL
7200
CAUDAL
PERDIDA DE CARGA
m3/h
mca
RENDIMIENTO
MECANICO
P2
RENDIMIENTO
MOTOR
KW
IE3
RENDIMIENTO
TOTAL
P1
TOTAL POR Nº
DE HORAS
PRECIO KWH
KW
KW
0,14 €
3%
216,00
100%
100
20
75,10%
7,26
90,10%
67,67%
8,05
1.740
243,55 €
33%
2376,00
75%
75
17,5
73,50%
4,87
90,10%
66,22%
5,40
12.831
1.796,37 €
41%
2952,00
50%
50
15
62,00%
3,30
90,10%
55,86%
3,66
10.799
1.511,90 €
23%
1656,00
25%
25
12,6
39,50%
2,17
90,10%
35,59%
2,41
3.994
559,13 €
100%
6984,00
27.624
3.867,40 €
49
CONTROL CON PRESION PROPORCIONAL
(INTEGRADA EN BOMBA)
CONTROL PRESION PROPORCIONAL MEDIDA EN EL SISTEMA
GRADO DE
EFICIENCIA
DEL MOTOR:
IE3
PERFIL
HORAS AÑO
% CAUDAL
7200
CAUDAL
PERDIDA DE CARGA
m3/h
mca
RENDIMIENTO
MECANICO
P2
RENDIMIENTO
MOTOR
KW
IE3
RENDIMIENTO
TOTAL
P1
TOTAL POR Nº
DE HORAS
PRECIO KWH
KW
KW
0,14 €
3%
216,00
100%
100
20
75,10%
7,26
90,10%
67,67%
8,05
1.740
243,55 €
33%
2376,00
75%
75
13,5
75,90%
3,63
90,10%
68,39%
4,03
9.585
1.341,95 €
41%
2952,00
50%
50
8
75,20%
1,45
90,10%
67,76%
1,61
4.749
664,81 €
23%
1656,00
25%
25
6
63,30%
0,65
90,10%
57,03%
0,72
1.187
166,14 €
100%
6984,00
15.521
2.172,90 €
50
CONTROL TEMPERATURA DIFERENCIAL CONSTANTE
GRADO DE
EFICIENCIA
DEL MOTOR:
IE3
PERFIL
HORAS AÑO
3%
33%
41%
23%
216,00
2376,00
2952,00
1656,00
100%
6984,00
% CAUDAL
7200
100%
75%
50%
25%
CAUDAL
PERDIDA DE CARGA
m3/h
mca
100
75
50
25
20
11,1
5
2,5
RENDIMIENTO
MECANICO
P2
KW
IE3
75,10%
75,95%
75,85%
75,80%
7,26
2,99
0,90
0,22
90,10%
90,10%
90,10%
90,10%
51
RENDIMIENTO
MOTOR
RENDIMIENTO
TOTAL
P1
TOTAL POR Nº
DE HORAS
PRECIO KWH
KW
KW
0,14 €
67,67%
68,43%
68,34%
68,30%
8,05
3,31
1,00
0,25
1.740
7.876
2.942
413
243,55 €
1.102,66 €
411,94 €
57,81 €
11.232
1.572,41 €
52
PUNTO DE
RENDIMIENTO
ÓPTIMO
PUNTO DE SELEC.
ÓPTIMO
- CARGA DEL 3%
•
•
Máximo rendimiento a plena carga y mejora del este a cargas parciales, según perfil de carga.
Incremento de rendimiento a lo largo de vida útil (al envejecer tuberías)
53
SELECCIÓN DE UNA BOMBA
MAYOR EFICIENCIA:
RECOMENDABLE TRABAJAR ENTRE FRECUENCIAS DEL 50% Y 100% RESPECTO A LA FRECUENCIA NOMINAL DE 50 Hz.
54
FLUCTUACIÓN DE FRECUENCIAS DISPONIBLES EN EL MOTOR
55
INVERSION
25 KW
75 KW
+
+
+ 25 KW +
25 KW
VENTAJAS:
• Menor coste de inversión inicial
• Menor coste de explotación
• Menores costes de mantenimiento
75 KW
TOTAL : 150 KW
25 KW
•
•
•
•
56
TOTAL : 100 KW
Mayor acercamiento al perfil de carga del sistema
Menor riesgo de dejar de dar servicio al sistema
Mayor rango de caudales ofrecidos al sistema
Mayor eficiencia estacional del sistema de bombeo
FRACCIONAMIENTO DE POTENCIA
Ahorro de Energía
• Reduce el coste del ciclo de vida y la emisión de CO2
Más confort
• Reduce el ruido producido en la instalación
• Presión constante
• Sin golpe de ariete
Hace que el proceso funcione en armonía
• Se adapta automáticamente a los cambios del sistema
Reduce el coste total del sistema
• Las bombas con control de velocidad, reducen considerablemente el número de válvulas
en la instalación, con respecto a sistemas de caudal constante
Protección de la bomba, motor y electrónica
Mayor durabilidad
• Reduce el estrés del motor, la bomba y el sistema
• Protección total del motor electrónicamente
57
¿POR QUÉ BOMBAS CON CONTROL DE VELOCIDAD?
BENEFICIOS:
•
No bajar mas del 20% frecuencia nominal
– Problemas de refrigeración de los cierres mecánicos de la bomba
– Problemas de refrigeración del motor en bajas frecuencias
•
Instalar en los variadores filtros contra armónicos para evitar posibles interferencias a otros
elementos del sistema
– Problemas de interferencias con otros elementos de control electrónico
•
Importante controlar y sincronizar apertura y cierre de válvulas motorizadas en impulsión
bombas con el arranque y parada de bombas con variador frecuencia
(a partir de 4” según RITE)
– Problemas de retroceso del flujo por el desequilibrado de presiones, aguas arriba con
aguas debajo, de la válvula motorizada
(Revisado y anulado por el nuevo RITE)
58
PRECAUCIONES EN LA EXPLOTACIÓN DE BOMBAS
CON VARIADOR DE FRECUENCIA
59
¡Gracias por su atención!
INTERACCIÓN DEL CONSUMO / TRANSPORTE / PRODUCCIÓN
DE ENERGÍA TÉRMICA EN HVAC
Josep Thomas Rosell / Responsable de Prescripción de Carrier / [email protected]
Circuito primario a caudal variable/secundario a caudal variable
o Con bombas dedicadas o comunes en enfriadoras / Ideal para reformas
o Control de caudal del primario:
•
•
por caudal casi nulo en el colector (con caudalímetro si el colector es partido o por
comparación de temperaturas ¡¡Ojo!! Diseño del colector)
por señal de capacidad de la enfriadora
Circuito primario de agua fría
Circuito secundario
Bombas
secundarias
velocidad variable
Desacoplador
hidráulico
Bombas primarias
velocidad variable
61
P
Climatizador
o fancoil
Bypass
caudal
mínimo
Diseño del colector-desacoplador.
a. Retorno e impulsión de enfriadoras por el exterior
Exceso de caudal en primario
Temp impulsión 7ºC
CHILLER
No 8
CHILLER
No 2
CHILLER
No 1
A las cargas
De las cargas
Temp retorno
62
a. Retorno e impulsión de enfriadoras por el exterior
Defecto de caudal en primario
Temp impulsión > 7ºC ???
CHILLER
No 8
CHILLER
No 2
CHILLER
No 1
A las cargas
De las cargas
Temp retorno
63
b. Retorno e impulsión de las enfriadoras por el interior
A las cargas
CHILLER
No 8
CHILLER
No 2
CHILLER
No 1
De las cargas
Temp. retorno ???
64
b. Retorno e impulsión de las enfriadoras por el interior
Temp impulsión > 7ºC
A las cargas
CHILLER
No 8
CHILLER
No 2
CHILLER
No 1
De las cargas
Temp retorno
65
c. Retorno de enfriadoras por el interior e impulsión por el exterior
CHILLER
No 8
CHILLER
No 2
CHILLER
No 1
A las cargas
De las cargas
Temp retorno ???
66
c. Retorno de enfriadoras por el interior e impulsión por el exterior
Temp impulsión > 7ºC ???
CHILLER
No 8
CHILLER
No 2
CHILLER
No 1
A las cargas
De las cargas
Temp retorno
67
d. Retorno de las enfriadoras por el exterior e
impulsión por el interior
Exceso de caudal en primario – DISEÑO ÓPTIMO
A las cargas
CHILLER
No 8
CHILLER
No 2
CHILLER
No 1
De las cargas
Temp retorno
68
d. Retorno de las enfriadoras por el exterior e
impulsión por el interior
Temp impulsión > 7ºC
A las cargas
CHILLER
No 8
CHILLER
No 2
CHILLER
No 1
De las cargas
Temp retorno
69
GESTIÓN DE LA EFICIENCIA EN LA PRODUCCIÓN
Debido a la amplia variabilidad de cargas térmicas a lo largo del día y del año,
habrá funcionamiento en cargas parciales necesidad de optimización del
rendimiento
Necesidad de seguridad en la producción
redundancia
sistemas de varias enfriadoras en paralelo
Método de Secuenciación
Optimización del diseño de la central de frío
70
Temp seca aire exterior
71
Temp entrada agua al condensador
72
Indicadores de la Eficiencia
IPLV
AhRI standard
550/590
vs.
Integrated Part Load Value, IPLV
1998
STANDARD for
WATER
CHILLING
PACKAGES
USING THE
VAPOR
COMPRESSION
CYCLE
External
ambient
35°C
26,7°C
18,3°C
12,8°C
Hours
1%
42%
45%
12%
Load
100%
75%
50%
25%
ARI
AIR-CONDITIONING &
REFRIGERATION
INSTITUTE
Standard 550/590
4301 NORTH FAIRFAX DRIVE ARLINGTON, VIRGINIA 22203
ESEER
Eurovent
2006
European Seasonal Energy Efficiency Ratio, ESEER
External
ambient
35°C
30°C
25°C
20°C
Hours
3%
33%
41%
23%
100%
75%
50%
25%
Load
MEDIA PONDERADA BASADA EN 4 CONDICIONES
73
AHRI 550/590, apéndice D dice:
“La ecuación (IPLV) se establece para proporcionar una representación de la eficiencia media en
carga parcial para una sola enfriadora. Sin embargo, cuando se calcula la eficiencia de la enfriadora
y del sistema, lo mejor es utilizar un análisis integral que refleje los datos meteorológicos reales, las
características de carga del edificio, horas de funcionamiento, comportamiento de los
economizadores y energía consumida por los equipos auxiliares tales como bombas y torres de
enfriamiento.
Esto adquiere mayor importancia en
sistemas de múltiples enfriadoras
porque las enfriadoras individuales que
operan en sistemas de múltiples
enfriadoras lo hacen mucho más
cargadas que enfriadoras individuales
funcionando en sistemas de enfriadora
simple”.
74
Optimización de la central de frío-calor
Factores a tener en cuenta:
Clima típico de la ciudad
Perfil de cargas de la central: cómo varía la carga a lo largo del año
Horario de funcionamiento
Cantidad de enfriadoras y tamaño
Tecnología de las enfriadoras:
nº circuitos
nº etapas
capacidad mínima
tipo de compresor (scroll, tornillo, centrífugo)
algoritmo de control de condensación optimizado con EXV
variador de velocidad
Consumo de equipos auxiliares: bombas agua fría/bombas agua torre/ventilad.torre
Freecooling de aire
Freecooling de agua
Compensación de la temperatura de consigna con temperatura ambiente exterior o
temperatura de retorno o por carga
Estrategias de secuenciación de enfriadoras:
En cascada
¿Recoge el ESEER
En carga equilibrada
todos estos factores?
Enfriadora para cargas bajas
75
76
Sistema
Tipo Sistema
Refrigerante
E.E.R.
(Eficiencia a plena carga s/Eurovent)
ESEER
(Eficiencia estacional s/Eurovent)
Consumo Enfriadoras kWh para 3132 horas/año
Consumo Enfriadoras €, a 0,14 €/kWh
Inversión
Retorno simple inversión años
Tamaño Instalación de Referencia: 1700 KW
Sistema 1
Sistema 2
EER: 5,89 ESEER: 6,77 EER: 5,66 ESEER: 9,03
3 Enfriadoras agua/agua
3 Enfriadoras agua/agua
con compresor de
con compresor de
tornillo con variador de
tornillo
frecuencia
R-134a
R-134a
5,89
5,66
6,77
9,03
Coste energético anual basado en el ESEER
Sistema 1
Sistema 2
424.694 kWh
318.403 kWh
59.457 €
44.576 €
190.000 €
220.000 €
77
Ahorro
106.291 kWh
14.881 €
-30.000 €
2,0 años
% Ahorro
25%
25%
-16%
CH-1
100
CH-2
CH-3
90
Carga enfriadora (%)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
Carga del edificio (%)
70
80
90
100
¿Representa el comportamiento de las enfriadoras en mi edificio real?
¿y el consumo de bombas y torres?
¿y la secuenciación?
¿y el perfil de cargas?
Con el cálculo de los consumos basados en el ESEER sólo he tenido en cuenta el número
de horas de funcionamiento y un indicador de eficiencia nominal para todas las
enfriadoras de cada sistema comparado.
78
Coste energético anual basado en el funcionamiento real optimizado
Sistema 1
EER: 5,89 ESEER: 6,77
Sistema 2
EER: 5,66 ESEER: 9,03
Ahorro
% Ahorro
306.459 kWh
287.539 kWh
18.920 kWh
6%
Consumo Enfriadoras kWh/año)
Disipación de calor (kWh/año)
67.232 kWh
68.400 kWh
-1.168 kWh
-2%
Bombas de agua fría (kWh/año)
15.753 kWh
15.907 kWh
-154 kWh
-1%
Bombas agua condensación (kWh/año)
28.780 kWh
29.779 kWh
-999 kWh
-3%
418.225 kWh
401.625 kWh
16.600 kWh
4%
58.552 €
56.228 €
2.324 €
4%
190.000 €
220.000 €
-30.000 €
-16%
Total Eléctrico (kWh/año)
Consumo Total €, a 0,14 €/kWh
inversión
12,9 años
CH-1
CH-2
CH-3
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
79
70
80
90
100
CH-1
CH-2
CH-3
100
90
Condiciones de funcionamiento sistema enfriadoras
80
70
Temp. Bin (°C)
60
Bin MCWB (°C)
50
40
36,4
33,6
30,8
28,1
25,3
22,5
19,7
16,9
14,2
11,4
8,6
5,8
3,1
0,3
-2,5
-5,3
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
21,4
19,9
19,3
18,4
17,2
15,6
14,3
12,5
10,5
8,4
6,6
4,4
1,9
-0,5
-2,8
-5,3
SPLV vs ESEER
Valor de carga parcial del sistema:
3 x tornillos sin variador en secuencia
ESEER
30XW-P0562
30XW-P0562
30XW-P0562
Carga del edificio Carga del edificio
(%)
(kW)
100
1.700
91
1.550
82
1.400
73
1.249
65
1.099
56
949
47
799
38
648
29
500
28
471
26
443
24
414
23
386
21
357
19
329
18
300
Valor de carga parcial del sistema:
3 x tornillos con variador en secuencia
ESEER
30XW-V0580
30XW-V0580
30XW-V0580
7,61 SPLV
6,77 ESEER
6,77 ESEER
6,77 ESEER
Enfriadoras
Activas
3
3
3
3
2
2
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
Carga enfriadora
(%)
98
89
81
72
95
82
69
56
86
81
77
72
67
62
57
52
8,16 SPLV
9,03 ESEER
9,03 ESEER
9,03 ESEER
Resumen de ECWT y fact. de ponderación
Factores de ponderación
personalizados
25%
50%
75%
100%
0,000
0,100
0,704
0,196
0,000
0,100
0,704
0,196
0,000
0,100
0,704
0,196
Enfriadora
CH-1 - 30XW-P0562
CH-2 - 30XW-P0562
CH-3 - 30XW-P0562
80
Temp. entrada condensador
personalizadas (°C)
25%
50%
75%
100%
n/d
19,8
22,5
27,2
n/d
19,8
22,5
27,2
n/d
19,8
22,5
27,2
System Efficiency vs. Outdoor Air Temperature
Cooling Load
ALT1 - 3 x 30XW-P0562 en secuencia
250000
7,0
200000
6,5
150000
6,0
100000
5,5
50000
System Efficiency (EER)
5,0
0
0
5
10
15
20
Outdoor Air Temperature (°C)
25
30
35
Consumo Enfriadoras kWh/año)
Disipación de calor (kWh/año)
Bombas de agua fría (kWh/año)
Bombas agua condensación (kWh/año)
Total Eléctrico (kWh/año)
Consumo Total €, a 0,14 €/kWh
inversión
CH-1
Coste energético anual basado en el funcionamiento real optimizado
Sistema 1
Sistema 2
EER: 5,89 ESEER: 6,77 EER: 5,66 ESEER: 9,03
Ahorro
% Ahorro
305.615 kWh
252.720 kWh
52.895 kWh
17%
67.214 kWh
74.192 kWh
-6.978 kWh
-10%
11.351 kWh
11.385 kWh
-34 kWh
0%
28.780 kWh
54.132 kWh
-25.352 kWh
-88%
412.961 kWh
392.429 kWh
20.532 kWh
5%
57.815 €
54.940 €
2.874 €
5%
190.000 €
220.000 €
-30.000 €
-16%
10,4 años
CH-2
CH-3
CH-1
100
100
CH-2
CH-3
90
90
80
80
-5
Cooling Load (kWh)
ALT2 - 3 x 30XW-V0580 en equilibrado
70
60
50
40
30
70
60
50
40
30
20
20
10
10
0
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0
100
81
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Producción de agua fría y caliente con máquinas frigoríficas
o Enfriadoras con Recuperación de calor vs Máquinas de calor:
Control de capacidad por el lado de frío o por el lado de calor
Alta condensación > 50ºC salida agua: compresores y componentes eléctricos
Aislamiento térmico condensador y compresor
o Recuperación parcial (desrecalentador) / Recuperación total
o
Temperatura máxima de salida de agua caliente
o
Consideraciones de diseño:
•
separar los circuitos por temperatura para optimizar eficiencia
•
optimizar el tamaño de la máquina de calor
•
carga mínima de funcionamiento de la máquina de calor
•
control de temperatura de agua fría con bomba de caudal variable
Protección por baja evaporación: descarga cuando la demanda de calor supera
a la de frío
o
82
Recuperación de calor
¿Estropeamos la eficiencia de la producción de frío?
83
Recuperación de calor - Configuración optimizada
84
OPTIMIZACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE CALOR
o
Máquina de calor controlando su capacidad por el lado de calor: 1ª etapa de frío y de calor.
o
Colocada antes de las calderas para evitar su pérdida de carga y conservar el control existente.
o
Bomba de agua fría de caudal variable en la máquina de calor para controlar la temperatra de impulsión de agua
fría (comporbar caudal mínimo admisible).
o
Si la carga de frío es muy baja, la máquina de calor descarga capacidad para evitar parada por antihielo.
85
Recuperación de calor con enfriadoras aire-agua
86
86
Instalación de un equipo agua-agua “máquina de calor” para producción de ACS
3 Ud Enfriadoras 30GX082, con
compresor de tornillo y refrigerante
R134A
Cap. Nom.: 282 kW
EER: 2,95
Temp. Imp.: 6ºC
Disipación de calor a
Torre de refrigeración
existente
Caldera de
condensación
Comb: Gas natural
Cap. Nom.: 500 kW
Rend. Nom.: 90%
Temp. Imp.: 70 ºC
Demanda de frío para dar
servicio a todo el hotel:
habitaciones y zonas
nobles.
Demanda de agua caliente
para generación de ACS para
habitaciones y para cocina.
87
Configuración de enfriadoras en serie y a contraflujo
Configuración convencional en paralelo:
6,7ºC
35ºC
35ºC
6,7ºC
88
28,3ºC
28,3ºC
23,9ºC
11,1ºC
6,7ºC
35ºC
32,2ºC
Consumo 5-10% menor que la configuración en paralelo
89
25,6ºC
Bombas del
condensador de caudal
constante
Torre de refirgeración
Ideal para aplicaciones de caudal de
agua variable en primario
o caudal constante con alto salto de
temperatura (bajo caudal)
Circuito primario de agua fría a caudal variable
Enfriadoras en serie
Bomba de agua
caliente
Enfriadoramáquina de
calor
90
¡Muchas gracias por su atención!
91

CONTROL Y EQUILIBRADO MODERNO DE SISTEMAS HVAC

Transcripción

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