Mejora De La Eficiencia Energética En Instalaciones De Climatización

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MEJORA DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA EN INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN RECUPERACIÓN DE CALOR ATEAN. Sevilla Mayo 2007 1 1 4. GEOTERMIA. RECUPERACIÓN EN AGUA AGUA DE POZO, AGUAS SUPERFICIALES VENTAJAS ƒ Sumidero/fuente excelente ƒ Temperaturas estables. ƒ Alta eficiencia. INCONVENIENTES ƒ Disponibilidad de agua ƒ Legislación ƒ Intercambiador intermedio según características del agua 34 1 4. GEOTERMIA. RECUPERACIÓN EN AGUA EQUIPOS AGUA- AGUA. AGUA DE POZO So nda exterior Termostato ambient e REGULADOR Cambio invierno / verano AUTOMATICO FRIGORÍFICAMENTE FRIGORÍFICAMENTE Suelo MÓD ULO R EGULA CIÓN Manguitos flexibles Filtro Válvu la de seguridad + Manómetr o Filtro Llenado VERANO INVIERNO Vaso de expansió n Bomba Depósito tampón (opcional) Bomba circu ito distribución Válvula de co rte A pozo inyección Pozo o capa freática Válv ula de pie Toma para termómetro SERIE ÁUREA 35 2 4. GEOTERMIA GEOTERMIA DE BAJA TEMPERATURA TERRENO VENTAJAS ƒSumidero/fuente excelente ƒTemperaturas estables (especialmente con captadores verticales) INCONVENIENTES ƒUso de agua glicolada ƒLegislación ƒCoste medio/alto (dep. obra civil) 36 3 4. GEOTERMIA BOMBA DE CALOR QUE USA EL TERRENO COMO SUMIDERO 9 Redes de refrigerante en el terreno y en la distribución 9 Redes de agua en el terreno y en la distribución ƒ Se requiere el uso de agua glicolada si es necesario trabajar con temperaturas de evaporación negativas. ƒ Se emplean redes de tuberías plásticas similares a las del suelo radiante 37 4 4. GEOTERMIA CAPTADORES HORIZONTALES En funcionamiento en bomba de calor: el agua pasa a través de los tubos y recoge a su paso energía calorífica del suelo. Los tubos son enterrados desde 60 cm a 1.2 m y pueden producir aproximadamente 15 W por metro de tubo o 30W por m2 de terreno. CHAUFFAGE AUREA 60 cm à 1,2 m 38 5 4. GEOTERMIA CAPTADORES VERTICALES El agua pasa a través del tubo insertado en una perforación vertical, y recupera energía geotérmica (gratis). Los tubos se instalan en posición vertical con una profundidad entre 50 y 150 metros. Este sistema produce 50 W por metro vertical de lazo instalado. CHAUFFAGE AUREA 50 à 150m 39 6 4. GEOTERMIA CAPTADOR VERTICAL SECCIÓN HORIZONTAL Bentonita Entrada agua Retorno agua Tubería polietileno diámetro 132 a 165mm 1 metro de lazo vertical = 4 metros de tubería 40 7 4. GEOTERMIA LAZO VERTICAL. ESTIMACIÓN DE CÁLCULO 9 Ejemplo: para una casa de 140m² y 10 kW de carga térmica, la capacidad a ser recuperada del lazo es 10 - (10/3) = 6,67kW . ‰ (1/3 energía es eléctrica para que funcione la B. de calor) 9 La profundidad del lazo de vertical requerido es : 6670 W : 50W/m = 133m. 41 8 4. GEOTERMIA Programa GEO CIATESA ¾ Cálculo de captadores horizontales y verticales ¾ Selección de equipos Bomba de Calor Agua-Agua Serie AUREA ¾ Presentación de resultados con múltiples opciones 42 9 4. GEOTERMIA Programa GEO CIATESA ¾ Ejemplo programa GEO CIATESA 43 10 4. GEOTERMIA Programa GEO CIATESA .Presentación de resultados 44 11 5. TRANSFERENCIA ENERGÉTICA ENTRE ZONAS DEL EDIFICIO 45 12 5. TRANSFERENCIA ENERGÉTICA ENTRE ZONAS DEL EDIFICIO 9 Equipos Agua-Agua 9 Recuperación de gases calientes. 9 Equipos de 4 ciclos 46 13 TRANSFERENCIA ENERGÉTICA ENTRE ZONAS DEL EDIFICIO CIRCUITO RECUPERACIÓN CIRCUITO REFRIGERACIÓN EQUIPOS AGUA-AGUA b) Demandas variables SERIE HYDROCIAT LW RECUPERACIÓN DE CALOR VARIABLE Situación más normal 47 14 TRANSFERENCIA ENERGÉTICA ENTRE ZONAS DEL EDIFICIO RECUPERACIÓN DE GASES CALIENTES 9 La recuperación de gases calientes se realiza antes de comenzar la condensación 9 El recuperador se sitúa entre el compresor y el condensador 9 La Tª de los gases calientes siempre es mayor a la de condensación, lo que permite producir agua a Tª superior a la del condensador 9 La recuperación de calor es parcial (< 20% P calor) 48 15 TRANSFERENCIA ENERGÉTICA ENTRE ZONAS DEL EDIFICIO RECUPERACIÓN DE GASES CALIENTES CICLO FRIGORÍFICO 1 2 1' RECUPERADOR GASES CALIENTES SERIE WE 2'' 2' CONDENSADOR SERIE LD (opcional) 3' 4 3 49 16 TRANSFERENCIA ENERGÉTICA ENTRE ZONAS DEL EDIFICIO RECUPERACIÓN DE GASES CALIENTES En una bomba de calor la potencia del recuperador de gases calientes disminuye la potencia en el condensador 50 17 TRANSFERENCIA ENERGÉTICA ENTRE ZONAS DEL EDIFICIO RECUPERACIÓN DE GASES CALIENTES Enfriadora condensada por aire SERIE WE 51 18 TRANSFERENCIA ENERGÉTICA ENTRE ZONAS DEL EDIFICIO EQUIPOS 4 CICLOS Equipos agua-aire-agua Este tipo de equipos, y su regulación, permiten 4 modos de funcionamiento: - Equipo agua-agua: recuperación del 100% del calor Equipo producción agua fría condensado por aire Bomba de calor aire exterior-agua Ciclo de Desescarche de la batería exterior SERIE AQUAPACK MI 52 19 TRANSFERENCIA ENERGÉTICA ENTRE ZONAS DEL EDIFICIO EQUIPOS 4 CICLOS Equipos agua-aire-agua DEMANDA DE AGUA CALIENTE: Funciona el condensador de agua y el evaporador de aire 53 20 TRANSFERENCIA ENERGÉTICA ENTRE ZONAS DEL EDIFICIO EQUIPOS 4 CICLOS Equipos agua-aire-agua DEMANDA DE AGUA FRÍA: Funciona el evaporador de agua y el condensador de aire 54 21 TRANSFERENCIA ENERGÉTICA ENTRE ZONAS DEL EDIFICIO EQUIPOS 4 CICLOS Equipos agua-aire-agua EERt = POT. FRIGORÍFICA + POT. CALORÍFICA POT. CONSUMIDA EERt = EERe + COP = EERe + EERe + 1 = 2 x EERe + 1 si EERe = 3 Æ EERt = 7 +233% de 0 a 100 % sin restricciones Calor a Frío DEMANDA DE AGUA FRÍA Y CALIENTE: Funciona el evaporador y el condensador de agua al mismo tiempo 55 22 6. RECUPERACIÓN DE CALOR EN PISCINAS CUBIERTAS CLIMATIZACIÓN DE PISICINAS CUBIERTAS Procesos a realizar: 9 Calentamiento del agua del vaso de la piscina • Recuperación del agua de renovación 9 Tratamiento del aire ambiente • Temperatura. • Humedad. 9 Producción de A.C.S. 56 23 6. RECUPERACIÓN DE CALOR EN PISCINAS CUBIERTAS. ESQUEMA DE RESUMEN DE PÉRDIDAS DE CALOR 27ºC 65% HR RS QE QR QT QC 25ºC QT C Q RE QT 57 24 RECUPERACIÓN DE CALOR EN PISCINAS CUBIERTAS DESHUMIDIFICACIÓN 9 Por renovación del aire El caudal de aire es función de la humedad absoluta del aire exterior 9 Por enfriamiento del aire interior El aire se enfría por debajo de su punto de rocío condensando parte de su contenido de humedad 58 25 EJEMPLO DE NECESIDADES DE DESHUMIDIFICACIÓN. Piscina semiolímpica. (25x12.5=312.5 m2) Suponiendo una ocupación total de 70 personas. Me (60 B) = 26,90 + 42,90 + 0,1 x (70-60) = 70,80 kg/h Me (40 B) = 26,90 + 28,60 + 0,1 x (70-40) = 58,50 kg/h Me (20 B) = 26,90 +14,30 + 0,1 x (70-20) = 46,20 kg/h Me ( 0 B) = 26.90 = 26,90 kg/h 0.227 Kg/h/m2 0.187 Kg/h/m2 0.148 Kg/h/m2 0.086 Kg/h/m2 Circuito frigorífico. Bomba de Calor. Kg/h m2 0.25 0,227 0.2 0.15 0.1 0,086 0.05 bañistas 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 59 26 RECUPERACIÓN DE CALOR EN PISCINAS CUBIERTAS DESHUMIDIFICACIÓN CON AIRE EXTERIOR LA POTENCIA CALORÍFICA (Par) NECESARIA PARA CALENTAR EL AIRE EXTERIOR HASTA LA TEMPERATURA AMBIENTE INTERIOR ES: Par = Va x Ca x ( Tai – Tae ) (w) Va = CAUDAL DE AIRE EXTERIOR DE RENOVACIÓN m3/h Ca = CALOR ESPECÍFICO DEL AIRE Wxh/m3 ºC Tai = TEMPERATURA AIRE INTERIOR ºC Tae = TEMPERATURA AIRE EXTERIOR ºC Ts (ºC) -4 0 4 12 20 26 28 32 38 Fa (%) Fi (%) Q (m3/h) 0.5 0.5 3798 4.4 3.9 4100 12.7 8.3 4531 47.3 34.6 6020 76.3 29 8200 89.2 12.9 10704 92.2 3 11258 97 4.8 13185 99.9 2.9 12190 P (w) PP (w) PPA (w) 42,786 214 214 39,616 1,545 1,759 36,724 3,048 4,807 30,807 10,659 15,466 19,001 5,510 20,977 3,465 447 21,424 -3,619 -20,880 -41,663 60 27 RECUPERACIÓN DE CALOR EN PISCINAS CUBIERTAS DESHUMIDIFICACIÓN CON AIRE EXTERIOR VENTAJAS ¾ Instalación simple. ¾ DESVENTAJAS ¾ Consumo de energía elevado en el calentamiento del aire exterior ¾ Caudales de aire exterior elevados y dificultad para mantener las condiciones de confort ¾ Limitaciones para recuperación de energía 61 28 RECUPERACIÓN DE CALOR EN PISCINAS CUBIERTAS DESHUMIDIFICACIÓN AIRE INTERIOR CON BATERÍA FRÍA Proceso de enfriamiento y deshumidificación ƒ ƒ EL AIRE SE ENFRÍA POR DEBAJO DE SU PUNTO DE ROCÍO: - CON BATERÍA DE EXPANSIÓN DIRECTA (BCP). - CON BATERÍA ALIMENTADA CON AGUA FRÍA EL AIRE CONDENSARÁ PARTE DE SU CONTENIDO DE HUMEDAD 62 29 RECUPERACIÓN DE CALOR EN PISCINAS CUBIERTAS ESQUEMA DE PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO 40 27ºC 66 % 800 m3/h 27ºC 66 % 2.100 m3/h 27ºC 66 % - + 14.5ºC 95 % 1.300 m3/h 1.300 m3/h 19 ºC 38 ºC 2.100 m3/h 2.100 m3/h 7.10 l/h 63 30 DESHUMIDIFICACIÓN CON BOMBAS DE CALOR BCP BCP AQUAIR 2 CIRCUITOS FRIGORÍFICOS 64 31 DESHUMIDIFICACIÓN CON BOMBAS DE CALOR BCP BCP AQUAIR 2 CIRCUITOS FRIGORÍFICOS ƒ Batería evaporadora con 2 circuitos frigoríficos independientes - circuito c1 con: batería condensadora de aire - circuito c2 con: condensador de agua ƒ Una batería de apoyo de agua con regulación y válvula de tres vías o batería eléctrica 65 32 RECUPERACIÓN DE PISCINAS CUBIERTAS DESHUMIDIFICACIÓN CON BOMBAS DE CALOR BCP BCP Air Master . 3 CIRCUITOS FRIGORÍFICOS. 66 33 RECUPERACIÓN EN PISCINAS CUBIERTAS PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO 3 CIRCUITOS FRIGORÍFICOS ƒbatería evaporadora con 3 circuitos frigoríficos independientes - circuito c1 y c2 con baterías condensadoras de aire - circuito c3 con condensador de agua ƒbatería de apoyo de agua con regulación y válvula de tres vías ƒIntercambiador de apoyo y puesta a régimen del agua. 67 34 RECUPERACIÓN DE PISCINAS CUBIERTAS BOMBAS DE CALOR PARA PISCINAS Equipos de 3 circuitos frigoríficos y free cooling SERIE BCP AIR MASTER 68 35 RECUPERACIÓN DE PISCINAS CUBIERTAS EJEMPLO DE RECUPERACIÓN DE BCP PISCINA SEMI-OLIMPICA 25 x 12,5 = 312,5 m2 69 36 RECUPERACIÓN DE PISCINAS CUBIERTAS SELECCIÓN RÁPIDA DEL EQUIPO DE DESHUMECTACIÓN BCP POR LA POTENCIA DE DESHUMIDIFICACIÓN (Pd): Pd (60P) = 70.80 kg/h .... 0,227 kg / h.m2 Pd (40P) = 58.50 kg/h .... 0,187 kg / h.m2 Pd (20P) = 46.20 kg/h .... 0,148 kg / h.m2 Pd (0P) = 25,80 kg/h .... 0,086 kg / h.m2 Pot. Desh. (Pd) Æ 0,140 ~ 0,160 kg/h·m2x S (m2) lámina agua EL EQUIPO BCP SE COMPLETARÍA CON EL DIMENSIONADO DE: ƒ LA BATERÍA DE APOYO DE AGUA CALIENTE O ELÉCTRICA ƒ INTERCAMBIADOR PUESTA A RÉGIMEN DEL AGUA DE VASO 70 37 RECUPERACIÓN EN PISCINAS CUBIERTAS BOMBAS DE CALOR PARA PISCINAS EJEMPLO PISCINA SEMI-OLÍMPICA 25 x 12,5 = 312,5 m2 Condiciones interiores Ambiente: 27ºC 65%HR 0,0149 kg H2O/kg aire Temperatura del agua : 25ºC Necesidades de deshumectación estimadas para 20 bañistas 312,5 m2 x 0,148 kg H2O/m2·h = 46,20 kg H2O/h. Potencia calorífica media ponderada PPA= 21.424 w Energía anual consumida con utilización 3000 h (9 meses – 11 horas diarias) con recuperador de calor (Eficiencia 0,70) Ec = 21.424 x 3.000 x 0,70 = 44.990 kWh/año. 71 38 RECUPERACIÓN EN PISCINAS CUBIERTAS BOMBAS DE CALOR PARA DESHUMECTACION PISCINAS. EJEMPLO POTENCIAS BCP-265 Pdeshumectacion = 53,4 Kg/h Pcondensador aire = 67,4 kW Pcondensador agua = 28,2 kW P frigorífica total = 77,1 kW P frigorífica sensible = 41,0 kW. P absorbida = 18,5 kW Pcalorífica total = 95,6 kW Pcalorífica útil = 54,6 Kw (95,6 – 41) COP = 5,17. (95,6/18,5 ). Coef. Global efic. = 4,9 (54,6+36,1)/18,5 72 39 RECUPERACIÓN EN PISCINAS CUBIERTAS BOMBAS DE CALOR PARA DESHUMECTACION PISCINAS. EJEMPLO Potencia recuperada en La BCP-265(1) Pr= Pcu – Pa = 54,6 –18,5 = 36,1 Kw. Energía recuperada: Ea= 36,1 Kw x 3.000 h x 0,865 = 93.680 Kwh/año Sólo hay recuperación mientras se deshumecta. Energía térmica consumida por deshumectación Con aire exterior : 44.990 kW/año ƒ ƒ ƒ CONCLUSIONES: Amortización de la inversión en menos de tres años. Sistema respetuoso con el medio ambiente. Se garantizan las condiciones de confort. (1) PVP BCP-265 entre 20.000 y 30.000 € según opcionales 73 40 RECUPERACIÓN EN PISCINAS CUBIERTAS ESQUEMA DESHUMIDIFICACIÓN EQUIPOS 4 CICLOS Y UTAs H T 27ºC - 66%AR 25ºC ACS 75 41 RECUPERACIÓN EN PISCINAS CUBIERTAS EQUIPOS AGUA-AIRE-AGUA Equipos a 4 tubos MÁXIMA RECUPERACIÓN R.R. = POT. FRIGORÍFICA + POT. CALORÍFICA POT. CONSUMIDA = = EER + COP = EER + EER + 1 = 2 x EER + 1 VENTAJAS DEL SISTEMA. 9 Recuperación total de energía. 9 Control de T y H durante todo el año. 9 Autonomía plena. 9 Sistema válido para cualquier tamaño de piscina. 9 Posibilidad de refrigeración o climatización de otras zonas (oficinas, vestuarios, ...) 76 42 RECUPERACIÓN EN PISCINAS CUBIERTAS INTERCAMBIADOR PARA RECUPERACIÓN AGUA DE RENOVACIÓN Volumen agua piscina semi-olímpica: 500 m3 Renovación de agua diaria (5%) = 25.000 litros/día. Renovación durante 10 horas = 2.500 l/h Potencia 20 k W (2500 l/h) Agua de renovación (PRIM ARIO) Agua de l vaso (SECUNDARIO) Tª entrada al intercam b. (ºC) Tª salida de l intercam b. (ºC) Pérdidas de carga (m .c.a.) Tª entrada al intercam b. (ºC) Tª salida del intercam b. (ºC) Pérdidas de carga (m .c.a.) PWA 6 11 con 24 placas de Inox. 316L. 10 16,9 0,673 25 18,1 0,565 1.167,00 € PWA 18 11 con 6 placas de titanio. 10 16,9 0,901 25 18,1 0,426 1.879,00 € Intercambiador de placas Recuperación de Energía: Precio - 20 kW x 10 h = 200 kWh/día - 200 kWh/día x 270 días/año = 54,000 kWh/año - 54000 kWh/año x 0,10 €/kWh = 5,400 €/año 74 43 RESUMEN MEJORA EFICIENCIA ENERGÉTICA 9 Free-Cooling 9 Rec. Aire Extracción mediante Circuitos Frigoríficos 9 Aprovechamiento Geotérmico – Pozos y Bucles Verticales 9 Recuperación de Gases Calientes 9 Ahorro por transferencia de energía con equipos de 4 ciclos 9 Bombas de Calor en deshumectación de Piscinas Cubiertas 77 44 GRACIAS POR SU ATENCIÓN 78 45 ARAGÓN-NAVARRA-RIOJA Zaragoza tel.: 976 203 237 / fax: 976 395 596 [email protected] CANARIAS Santa Cruz de Tenerife tel.: 922 314 244 / fax: 922 314 139 [email protected] CATALUNYA I BALEARS Barcelona tel.: 93 363 89 00 / fax: 93 419 39 42 [email protected] Palma de Mallorca tel.: 971 757 977 / fax: 971 758 040 [email protected] CENTRO Madrid tel.: 91 745 10 00 / fax: 91 564 61 64 [email protected] Valladolid tel.: 618 338 116 / fax: 983 409 454 [email protected] ESTE Albacete tel.: 967 522 445 / fax: 967 212 028 [email protected] Valencia tel.: 96 331 80 84 / fax: 96 331 82 61 [email protected] Murcia tel.: 968 836 133 / fax: 968 890 257 [email protected] GALICIA Vigo tel.: 986 229 451 / fax: 986 114 677 [email protected] NORTE Bilbao tel.: 94 439 66 02 / fax: 94 441 49 70 [email protected] SUR Málaga tel.: 95 231 12 08 / fax: 95 231 70 53 [email protected] Sevilla tel.: 95 425 63 84 / fax: 95 425 68 91 [email protected] 79 46 Recuperación del aire de extracción Borrador RITE - Caudal Mín. del Aire Ext. de Ventilación Potencia térmica necesaria para el caudal de aire exterior por persona (método indirecto) para las distintas categorías de calidad de aire interior: Potencia Térmica Necesaria (kcal/h) por persona CATEG. Tipo de Edificio dm3/s por persona Invierno (22ºC y 50% HR) Verano (24ºC y 50% HR) Madrid Valencia Burgos Madrid Valencia Burgos 20 547 457 581 -368 -561 -205 12.5 342 286 363 -230 -351 -128 IDA 1 Hospitales, Clínicas, laboratorios y Guarderías IDA 2 Oficinas, Residenciales, Museos, Aulas de enseñanza, Piscinas ... IDA 3 Edificios Comerciales, Cines, Teatros, Salones de Actos, Habitaciones de Hotel, Restaurantes ... 8 219 183 232 -147 -224 -82 IDA 4 Aire de baja calidad 5 137 114 145 -92 -140 -51 12 1 RITE - Recuperación del aire de extracción ACTUAL Caudal NUEVO Obligatorio > 3 Horas funcionamiento m3/s Obligatorio > 0,5 m3/s Obligatorio a partir de las 1000 horas No hay un mínimo de horas 45% Varía según tabla Eficiencia mínima Caudal de aire exterior (m3/s) Hora anuales de funcionamiento > 0,5 ... 1,5 > 1,5 ... 3,0 > 3,0 ... 6,0 > 6,0 ... 12 > 12 % Pa % Pa % Pa % Pa % Pa ≤ 2.000 40 100 44 120 47 140 55 160 60 180 > 2.000 ... 4.000 44 140 47 160 52 180 58 200 64 220 > 4.000 ... 6.000 47 160 50 180 55 200 64 220 70 240 > 6.000 50 180 55 200 60 220 70 240 75 260 13 2 Recuperación de calor Directa Recuperador de Calor de placas. Aire exterior Aire de retorno Aire de extracción Aire de impulsión Aire exterior Aire de impulsión Aire de retorno Aire de extracción Eficiencia Energía recuperada 0 ºC 11 ºC 22 ºC 11 ºC 0,5 3,08 Wh/kgaire 11 ºC 16,5 ºC 22 ºC 16,5 ºC 0,5 1,54 Wh/kgaire 14 3 Recuperación de calor Indirecta Circuito Frigorífico - Bomba de Calor Aire de impulsión Aire de retorno Aire exterior Aire de extracción Aire de exterior Aire impulsión Aire de retorno Aire de extracción Energía recuperada Energía consumida Energía impulsada ε R.R. 0 ºC 13,9 ºC 22 ºC 11 ºC 3,08 Wh/kgaire 0,8 Wh 3,88 Wh/kgaire 0,63 4,85 11 ºC 24,9 ºC 22 ºC 11 ºC 3,08 Wh/kgaire 0,8 Wh 3,88 Wh/kgaire 1,26 4,85 15 4 Recuperación de calor del aire de extracción mediante circuito frigorífico ƒ Bomba de Calor Aire-Aire ƒ Recuperación de Calor del Aire de Extracción 16 5 Recuperación de calor del aire de extracción mediante circuito frigorífico AIRE DE EXTRACCIÓN El aire de extracción pasa por la batería de recuperación antes de echarlo al exterior. Este circuito frigorífico tiene un EER y COP ≥ 5 AIRE DE RECIRCULACIÓN AIRE EXTERIOR El resto del aire de recirculación se mezcla con aire exterior hasta completar el 100% del caudal de impulsión Esta mezcla pasa por la batería interior del circuito principal mejorando la eficiencia 17 6 Ejemplo de Roof Top SPACE IPF-420. 18 7 Ejemplo Práctico Local en Madrid. Una planta 600 m2. 60 m2 acristalamiento Ocupación 200 personas Condiciones interiores ƒ ƒ Invierno 22 ºC y 50% HR Verano 24ºC y 50% HR Aire exterior IDA-3 Carga Ventilación Carga Total Potencia por Ud. Superficie Wm2 Ts (ºC) Th (ºC) W W -4,0 -4,0 43.718 96.511 161 -2,0 -2,4 40.043 88.006 147 0,0 -0,4 36.406 79.538 133 2,0 1,3 32.835 71.137 119 4,0 3,1 29.313 62.784 105 6,0 5,0 25.841 54.482 91 8,0 6,6 22.431 46.241 77 10,0 8,4 19.067 38.047 63 12,0 9,8 15.765 29.915 50 14,0 11,2 12.513 21.833 36 16,0 12,7 9.309 13.798 23 18,0 14,0 6.157 3.816 6 20,0 14,9 -9.184 15.245 25 22,0 16,1 -3.234 43.496 73 24,0 17,1 1.630 64.121 107 26,0 18,1 6.634 71.610 119 28,0 18,9 10.638 78.228 130 30,0 19,6 14.150 84.607 141 32,0 20,6 19.521 92.716 155 34,0 21,1 21.986 98.316 164 36,0 21,8 25.721 104.520 174 38,0 22,0 27.633 109.094 182 40,0 23,3 32.874 117.049 195 19 8 Ejemplo Práctico Datos de potencias (kW) / temperatura seca exterior CALEFACCIÓN CONDICIONES INTERIORES Invierno Text Qv Qt Ts (ºC) -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 kW 43,7 40,0 36,4 32,8 29,3 25,8 22,4 19,1 15,8 12,5 9,3 6,2 kW 96,5 88,0 79,5 71,1 62,8 54,5 46,2 38,0 29,9 21,8 13,8 3,8 22 ºC BS / 50% HR Pr kW 29,5 29,4 29,3 29,2 29,0 28,9 28,8 28,7 28,6 28,5 28,5 28,4 P2 % 100 100 100 100 100 100 100 100 100 77 48 13 kW 31,3 32,6 34,2 39,5 45,6 50,8 55,3 59,3 62,6 Qv = demanda de ventilación para los 5760 m3/h Qt = demanda térmica total Pr = Potencia del circuito de recuperación que hace de primera etapa P2 = Potencia de la 2ª etapa que es un circuito base del equipo. P3 = Potencia de la 3ª etapa que es un circuito base del equipo. Pd = Potencia total disponible del equipo según el modo de funcionamiento. P3 % 100 100 100 100 74 50 32 16 2 kW 31,3 32,6 34,2 39,5 Pd % 100 80 47 6 kW 92,0 94,5 97,7 108,1 74,6 79,7 84,1 88,0 91,2 28,5 28,5 28,4 Modo Funcion. Equipo Rec. + 2 Etapas Rec. + 2 Etapas Rec. + 2 Etapas Rec. + 2 Etapas Rec. + 1 Etapa Rec. + 1 Etapa Rec. + 1 Etapa Rec. + 1 Etapa Rec. + 1 Etapa Recuperación Recuperación Recuperación 20 9 Ejemplo Práctico Curvas de potencias (kW) según temperatura seca exterior 120,0 100,0 P (kW) 80,0 60,0 40,0 Qv = demanda de ventilación para los 5760 m3/h Qt = demanda térmica total Pr 20,0 = Potencia del circuito de recuperación que hace de primera etapa 0,0 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 Text (ºC) Qv Qt 14 16 18 P2 = Potencia de la 2ª etapa que es un circuito P3 = Potencia de la 3ª etapa que es un circuito Pd = Potencia total disponible del equipo base del equipo. base del equipo. Pr P2 según el modo de funcionamiento. 21 10 Ejemplo Práctico. Comparativo entre sistemas de recuperación INVIERNO POTENCIA DE RECUPERACIÓN KW 22 11 Ejemplo Práctico. Comparativo entre sistemas de recuperación Datos de potencias (kW) / temperatura seca exterior REFRIGERACIÓN CONDICIONES INTERIORES Verano Text Qv Qt Ts (ºC) 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 kW -9,2 -3,2 1,6 6,6 10,6 14,1 19,5 22,0 25,7 27,6 32,9 kW 15,2 43,5 64,1 71,6 78,2 84,6 92,7 98,3 104,5 109,1 117,0 24 ºC BS / 50% HR Pr kW 25,6 25,6 25,6 25,5 25,5 25,4 25,3 25,2 25,1 25,0 24,9 P2 % 60 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 P3 kW % 55,1 53,9 52,7 51,5 50,3 49,2 48,0 46,9 45,7 44,6 33 72 87 100 100 100 100 100 100 100 Qv = demanda de ventilación para los 5760 m3/h Qt = demanda térmica total Pr = Potencia del circuito de recuperación que hace de primera etapa P2 = Potencia de la 2ª etapa que es un circuito base del equipo. P3 = Potencia de la 3ª etapa que es un circuito base del equipo. Pd = Potencia total disponible del equipo según el modo de funcionamiento. kW 51,5 50,3 49,2 48,0 46,9 45,7 44,6 Pd % 2 18 37 52 69 84 100 kW 25,6 80,6 79,4 78,2 128,5 126,1 123,7 121,3 118,9 116,5 114,1 Modo Funcion. Equipo Rec. Rec. Rec. Rec. Rec. Rec. Rec. Rec. Rec. Rec. Rec. + + + + + + + + + + + FC FC+ 1 Etapa 1 Etapa 1 Etapa 2 Etapas 2 Etapas 2 Etapas 2 Etapas 2 Etapas 2 Etapas 2 Etapas 23 12 Ejemplo Práctico Curvas de potencias (kW) según temperatura seca exterior 140,0 120,0 100,0 P (kW) 80,0 60,0 40,0 20,0 Qv = demanda de ventilación para los 5760 m3/h Qt = demanda térmica total Pr = Potencia del circuito de recuperación que hace de primera etapa 0,0 P2 = Potencia de la 2ª etapa que es un circuito P3 = Potencia de la 3ª etapa que es un circuito Pd = Potencia total disponible del equipo base del equipo. -20,0 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 base del equipo. Text (ºC) Qv Qt Pr P2 según el modo de funcionamiento. 24 13 Ejemplo Práctico. Comparativo entre sistemas de recuperación VERANO POTENCIA DE RECUPERACIÓN KW 25 14 Ejemplo Práctico. Potencia ponderada Comparativo potencias ponderadas kW entre sistemas de recuperación. INVIERNO Recuperador Recuperador Bomba de Placas (R.P.) Rotativo (R.R.) Calor (B.C.) COND. INTERIORES Temperatura Seca (ºC) Ponderación anual Ponderación Invierno -4,0 0,54 0,77 0,21 0,33 0,18 -2,0 1,53 2,18 0,54 0,72 0,50 0,0 2,37 3,37 0,74 1,02 0,77 2,0 3,46 4,92 0,96 1,46 1,12 EFICIENCIA 4,0 4,80 6,83 1,20 1,79 1,55 R.P. 51 % 6,0 6,97 9,91 1,58 2,11 2,24 8,0 8,72 12,40 1,70 2,41 2,79 10,0 9,64 13,71 1,62 2,26 3,07 12,0 9,27 13,18 1,29 1,82 2,94 14,0 8,45 12,02 0,53 1,35 2,12 16,0 7,58 10,78 0,42 0,89 1,20 18,0 6,98 9,93 0,31 0,38 0,31 TOTAL 70,31 100,00 11,09 16,53 18,80 22 ºC 50%HR 3 Q= 5760 m /h R.R. 71% + 69% + 14% 26 15 Ejemplo Práctico. Potencia ponderada Comparativo potencias ponderadas kW entre sistemas de recuperación. INVIERNO 3,50 Potencia Ponderada (kW) 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 -4,0 -2,0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 Temperatura Seca (ºC) R. P. R. R. B. C. 27 16 Ejemplo Práctico. Potencia ponderada Comparativo de potencia ponderada kW entre sistemas de recuperación. VERANO Recuperador Recuperador Bomba de Placas (R.P.) Rotativo (R.R.) Calor (B.C.) COND. INTERIORES Temperatura Seca (ºC) Ponderación Ponderación refrigeración 20,0 5,94 20,06 0,00 0,00 2,48 22,0 4,89 16,51 0,00 0,00 3,33 24,0 4,26 14,39 0,00 0,00 2,92 26,0 3,81 12,87 0,13 0,36 2,62 EFICIENCIA 28,0 3,01 10,17 0,33 0,53 2,08 R.P. 51% 30,0 2,65 8,95 0,44 0,74 1,84 32,0 2,15 7,26 0,51 0,81 1,49 34,0 1,59 5,37 0,47 0,75 1,10 36,0 0,97 3,28 0,37 0,57 0,68 38,0 0,34 1,15 0,15 0,22 0,24 TOTAL 29,61 100,00 2,39 3,97 18,77 24 ºC 50%HR Q= 5760 m3/h R.R. 71% + 685% + 373% 28 17 Ejemplo Práctico. Potencia ponderada Comparativo entre sistemas de recuperación. VERANO 3,50 Potencia Ponderada (kW) 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 20,0 22,0 24,0 26,0 28,0 30,0 32,0 34,0 36,0 38,0 Temperatura Seca (ºC) R. P. R. R. B. C. 29 18 Ejemplo Práctico. Energía recuperada Comparativo entre sistemas de recuperación TODO EL AÑO COND. INT. INV. COND. INT. VER. 22 ºC 50%HR 24 ºC 50%HR 3 7.000 6.000 3 Q= 5760 m /h Q= 5760 m /h EFICIENCIA HORARIO R.P. 51% de 15 a 24 horas R.R. 71% 9 horas de func. Energía (kWh) 5.000 4.000 3.000 2.000 13,23 ABRIL 1.712 3.269 5.347 17,25 MAYO 907 1.808 1.674 22,95 JUNIO 0 0 5.430 27,63 JULIO 782 1.338 5.658 27,05 AGOSTO 586 1.162 5.650 22,68 SEPTIEMBRE 0 0 5.427 15,55 OCTUBRE 1.130 2.481 3.499 10,15 NOVIEMBRE 3.124 4.405 6.242 7,20 DICIEMBRE 4.018 5.605 6.497 TOTAL AÑO 22.793 34.687 64.227 + 182% + 85% R. R. E E IE M BR IC D E BR N O VI EM BR BR E EM TU O C SE PT I LI O ST O AG O NI O R. P. JU JU IL AY O M 6.437 AB R 5.858 4.039 0 O 4.733 2.818 6.508 ZO 3.364 MARZO 5.846 ER 8,40 11,75 4.352 AR ENERO FEBRERO M 6,30 1.000 ER O Recuperador Recuperador Bomba de Placas (R.P.) Rotativo (R.R.) Calor (B.C.) EN MES FE BR Temperatura Media (ºC) B. C. 30 19 Ejemplo Práctico. Energía recuperada Comparación entre Energía Demandada / Energía Recuperada Temperatura Media (ºC) MES Energía necesaria 6,30 ENERO 14.858 4.352 5.846 6.508 100 8,40 FEBRERO 11.229 3.364 4.733 5.858 90 11,75 MARZO 8.625 2.818 4.039 6.437 80 13,23 ABRIL 6.728 1.712 3.269 5.347 70 17,25 MAYO 2.106 907 1.808 1.674 60 22,95 JUNIO 14.387 0 0 5.430 % 50 27,63 JULIO 21.477 782 1.338 5.658 40 27,05 AGOSTO 20.943 586 1.162 5.650 30 22,68 SEPTIEMBRE 13.636 0 0 5.427 20 15,55 OCTUBRE 4.352 1.130 2.481 3.499 10 10,15 NOVIEMBRE 10.096 3.124 4.405 6.242 0 7,20 DICIEMBRE 13.816 4.018 5.605 6.497 TOTAL AÑO 142.254 22.793 34.687 64.227 Energía necesaria Recuperador Placas (R.P.) 16,02 24,38 45,15 Recuperador Rotativo (R.R.) Bomba de Calor (B.C.) recuperación: Recuperador Recuperador Bomba de Placas (R.P.) Rotativo (R.R.) Calor (B.C.) 1 31 20 Resumen Ahorro de energía y Retorno de Capital Invertido Recuperador Recuperador Bomba de Placas (R.P.) Rotativo (R.R.) Calor (B.C.) kWh 22793 34687 64227 PRECIO PVP € 3171 5595 2900 AHORRO MEDIO ANUAL EN CONSUMO ENERGÉTICO € 912 1387 2569 años 3.5 4.0 1.1 ENERGÍA AHORRADA TOTAL AÑO R. C. I. 32 21 Conclusiones sobre la recuperación del aire de extracción Ventajas de la recuperación de calor activa mediante circuito frigorífico ¾ La eficiencia de los circuitos frigoríficos del circuito de recuperación es superior a 5. ¾ ¾ Mejora de los coeficientes de eficiencia energética del equipo entre un 10% (plena carga) y un 86% (20% carga). ¾ La recuperación anual de energía es un 85% más que con recuperador rotativo y un 185% más que con recuperador de placas. ¾ Se recupera hasta el 45 % de la demanda anual. ¾ El circuito de recuperación no ocupa ningún espacio adicional al estar integrado dentro del equipo autónomo. ¾ La amortización o el retorno del capital invertido es de un año 33 22 ÍNDICE 1. Generalidades sobre eficiencia energética. 2. Ahorro de energía con aire exterior. 3. Recuperación del aire de extracción. 4. Geotermia. Recuperación en agua y en tierra. 5. Transferencia energética entre zonas. 6. Recuperación de calor en piscinas cubiertas. 2 2 GENERALIDADES . REGLAMENTACIÓN SOBRE EL AHORRO DE ENERGÍA CTE. CÓDIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN ƒ CTE-HE 1: ƒ Limitación de la demanda de energía en el diseño del edificio. ƒ CTE-HE 2: (RITE). ƒ Rendimiento de las instalaciones térmicas (diseño) ƒ Adecuación del control a las necesidades de la instalación ƒ Mantenimiento 3 3 GENERALIDADES EFICIENCIA DE LA RECUPERACIÓN 9 Eficiencia de un recuperador: ε= energía recuperada energía recuperabl e 9 Eficiencia del sistema de recuperación: COP R.R. = efecto energético obtenido energía empleada 4 4 2. AHORRO DE ENERGÍA CON AIRE EXTERIOR 9Sumidero/fuente más común 9 Siempre disponible FREE COOLING. Enfriamiento gratuito con aire exterior ƒ Mejora de la calidad del aire interior ƒ En algunas circunstancias el enfriamiento es prácticamente gratuito (RR mayor 40). BOMBAS DE CALOR (aire-aire y aire-agua) ƒ Los COP pueden oscilar entre1.5 y 5 ƒ La eficiencia de intercambio varía con la T. Exterior. 5 5 AHORRO DE ENERGÍA CON AIRE EXTERIOR FREE COOLING 9 Enfriamiento gratuito por aire exterior 9 Sustitución del aire de retorno por aire exterior cuando la temperatura o entalpía de éste es inferior. 9 Composición: juego de compuertas motorizadas (dos o tres) + regulador. 9 Con o sin ventilador de retorno. 9 Produce sobreventilación. 6 6 AHORRO DE ENERGÍA CON AIRE EXTERIOR FREE COOLING 7 7 AHORRO DE ENERGÍA CON AIRE EXTERIOR FREE COOLING EJEMPLO APLICABLE A EQUIPOS ROOF-TOP O UTA Ts Th HT Ts Th HT Ts Th HT A. Exterior 0 -0.6 2.02 10.0 7.8 5.85 20 15.1 10.12 A. Interior 24 17.1 11.44 24 17.1 11.44 24 17.1 11.44 POT. TÉRMICA 18000 · (11.44 – 2.02) 18000 · (11.44 – 5.85) 18000 · (11.44 – 10.12) 0.778 · 5.6 kW 0.809 · 5.6 kW 0.842 · 5.6 kW 38,7 22,2 5,0 EER = POT. ABSORBIDA Ts = Temp. Seca Th = Temp. húmeda HT = Entalpía total EER 50,0 38,7 40,0 30,0 22,2 20,0 10,0 5 0,0 0 0 4 8 12 16 20 24 Ts Qaire = 18000 m3/h Pot. Nominal Ventiladores: Impulsión = 4 kW Retorno = 3 kW POTENCIA ABSORBIDA = 7 kW · 0.8 = 5.6 kW 8 8 AHORRO DE ENERGÍA CON AIRE EXTERIOR Comparación FREE COOLING Térmico / Entálpico 0,030 24 humedad absoluta (kgag/kgas ) 23 22 30 Temp er a t u r a s n o r ma l es 0,028 0,027 3 g m /k 21 D iag r ama ps ic r o mét r ic o 0,029 0,90 COM P A ÑÍA INDUSTRIA L DE A P LICA CIONES TÉRM ICA S Y ENERGÉTICA S S.A . 20 0,026 0,025 Pr es ió n b a r o mét r ic a : 7 6 0 mm H g 0,024 19 D I AGR AMA C I ATES A N º 1 0,023 18 Ca lcula r 0,022 17 0,021 25 16 0,020 0,019 90% 15 0,018 14 Entalpía (kcal / kg as ) m 0,85 10 0,014 0,013 60% 3 /kg 8 0,015 70% 20 11 9 7 5 0,016 12 10 0,017 80% 13 15 0,012 0,011 50% 0,010 6 4 0,009 40% 5 3 0,008 10 2 0,007 30% 1 0 m 0,80 5 0,005 0,004 3 /kg 0 0,006 20% -5 0,003 10% -10 0,002 0,001 temperatura (ºC) -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0,000 50 9 9 AHORRO DE ENERGÍA CON AIRE EXTERIOR . Bomba de Calor CICLO FRIGORÍFICO P c alorífic a Log P P absorbida Compresor EER = COP = POT. FRIGORÍFICA POT. CONSUMIDA POT. CALORÍFICA POT. CONSUMIDA = POT. FRIG. + POT. CONS. POT. CONSUMIDA = EER + 1 10 10 AHORRO DE ENERGÍA CON AIRE EXTERIOR BOMBAS DE CALOR. TIPOS 9 Bomba de calor aire-aire 9 Bomba de calor aire-agua. SERIE CLEAN PACK 11 11