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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 Sumidero/fuente excelente Temperaturas estables. Alta eficiencia. INCONVENIENTES Disponibilidad de agua Legislación Intercambiador intermedio según características del agua
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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
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2
4. GEOTERMIA
GEOTERMIA DE BAJA TEMPERATURA
TERRENO VENTAJAS Sumidero/fuente excelente Temperaturas estables (especialmente con captadores verticales) INCONVENIENTES Uso de agua glicolada Legislación Coste medio/alto (dep. obra civil)
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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 Se requiere el uso de agua glicolada si es necesario trabajar con temperaturas de evaporación negativas. 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
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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
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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
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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
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9
4. GEOTERMIA
Programa GEO CIATESA
¾ Ejemplo programa GEO CIATESA
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4. GEOTERMIA
Programa GEO CIATESA .Presentación de resultados
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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
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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
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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
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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
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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
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TRANSFERENCIA ENERGÉTICA ENTRE ZONAS DEL EDIFICIO
RECUPERACIÓN DE GASES CALIENTES Enfriadora condensada por aire
SERIE WE
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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RECUPERACIÓN DE CALOR EN PISCINAS CUBIERTAS
DESHUMIDIFICACIÓN AIRE INTERIOR CON BATERÍA FRÍA
Proceso de enfriamiento y deshumidificación
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
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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
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30
DESHUMIDIFICACIÓN CON BOMBAS DE CALOR BCP
BCP AQUAIR 2 CIRCUITOS FRIGORÍFICOS
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31
DESHUMIDIFICACIÓN CON BOMBAS DE CALOR BCP
BCP AQUAIR 2 CIRCUITOS FRIGORÍFICOS
Batería evaporadora con 2 circuitos frigoríficos independientes - circuito c1 con: batería condensadora de aire - circuito c2 con: condensador de agua Una batería de apoyo de agua con regulación y válvula de tres vías o batería eléctrica
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RECUPERACIÓN DE PISCINAS CUBIERTAS
DESHUMIDIFICACIÓN CON BOMBAS DE CALOR BCP
BCP Air Master . 3 CIRCUITOS FRIGORÍFICOS.
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RECUPERACIÓN EN PISCINAS CUBIERTAS
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO 3 CIRCUITOS FRIGORÍFICOS
batería evaporadora con 3 circuitos frigoríficos independientes - circuito c1 y c2 con baterías condensadoras de aire - circuito c3 con condensador de agua batería de apoyo de agua con regulación y válvula de tres vías Intercambiador de apoyo y puesta a régimen del agua.
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RECUPERACIÓN DE PISCINAS CUBIERTAS
BOMBAS DE CALOR PARA PISCINAS
Equipos de 3 circuitos frigoríficos y free cooling
SERIE BCP AIR MASTER
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35
RECUPERACIÓN DE PISCINAS CUBIERTAS
EJEMPLO DE RECUPERACIÓN DE BCP
PISCINA SEMI-OLIMPICA
25 x 12,5 = 312,5 m2
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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:
LA BATERÍA DE APOYO DE AGUA CALIENTE O ELÉCTRICA
INTERCAMBIADOR PUESTA A RÉGIMEN DEL AGUA DE VASO
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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.
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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
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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
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
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40
RECUPERACIÓN EN PISCINAS CUBIERTAS
ESQUEMA DESHUMIDIFICACIÓN EQUIPOS 4 CICLOS Y UTAs
H
T
27ºC - 66%AR
25ºC
ACS
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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, ...)
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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
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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
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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]
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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 Bomba de Calor Aire-Aire 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
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
CTE-HE 1: Limitación de la demanda de energía en el diseño del edificio.
CTE-HE 2: (RITE). Rendimiento de las instalaciones térmicas (diseño) Adecuación del control a las necesidades de la instalación 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 Mejora de la calidad del aire interior En algunas circunstancias el enfriamiento es prácticamente gratuito (RR mayor 40). BOMBAS DE CALOR (aire-aire y aire-agua) Los COP pueden oscilar entre1.5 y 5 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