Curso de eficiencia energética Duoc UC Alameda (Sistemas de
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Curso de Eficiencia Energética Duoc UC Alameda 10 – 11 de octubre de 2013 Sistemas de climatización AGENDA • • • • • • • Introducción Demanda de climatización Sistemas de producción Sistemas de distribución Salidas – terminales Sistemas de ventilación Medidas de ahorro energético Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 ÍNDICE INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN ¿Qué es la climatización y que factores influyen en ella? PARÁMETROS DE CONFORT • • • Temperatura Humedad Calidad del aire • Entendemos climatización como CONJUNTO ‐ Producción: calderas, bombas de calor, etc. ‐ Distribución ‐ Salidas – terminales • Factores de los que depende el uso de climatización: clima, tamaño, ocupación, aislamientos… SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN FACTORES QUE INFLUYEN 3 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 AGENDA • • • • • • • Introducción Demanda de climatización Sistemas de producción Sistemas de distribución Salidas – terminales Sistemas de ventilación Medidas de ahorro energético Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 ÍNDICE DEMANDA DE CLIMATIZACIÓN DEMANDA DE CLIMATIZACIÓN La temperatura en una estancia es el resultado de los aportes y las pérdidas de calor Distribución típica de las pérdidas de calor 100% INVIERNO Qnecesario Qradiación Qocupación Qequipos Qiluminación 80% 60% Qconducción Qinf / vent 75% Qconducción 40% Qinfiltración 20% 25% 0% Pérdidas de Calor La demanda de calefacción es: Qnecesario = Qconducción + Qinf / vent – (Qradiación + Qocupación + Qequipos + Qiluminación) 5 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 DEMANDA DE CLIMATIZACIÓN DEMANDA DE CLIMATIZACIÓN La temperatura en una estancia es el resultado de los aportes y las pérdidas de calor VERANO Distribución típica de las aportaciones de calor 100% Qnecesario 80% Qradiación Qocupación Qequipos Qiluminación 60% Qconducción Qinf / vent 40% 60% 20% Qocupación Qiluminación Qequipos Qinfiltración Qconducción Qradiación 0% Aportaciones de Calor La demanda de refrigeración es: Qnecesario = Qconducción + Qinf / vent + Qradiación + Qocupación + Qequipos + Qiluminación 6 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 AGENDA • • • Introducción Demanda de climatización Sistemas de producción ‐ ‐ • • • • ÍNDICE Calefacción Refrigeración Sistemas de distribución Salidas – terminales Sistemas de ventilación Medidas de ahorro energético Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN SISTEMAS DE PRODUCCIÓN Existen diferentes maneras de generar calor y frío CALOR FRÍO • Calderas • Bombas de calor • Sistemas eléctricos ‐ Sistemas de resistencia eléctrica ‐ Bombas de calor • Enfriadoras • Sistemas de absorción 8 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN ÍNDICE Agenda • • Calefacción ‐ Calderas o Esquema o Tipos de calderas o Tipos de combustibles ‐ Radiadores eléctricos ‐ Bombas de calor Refrigeración ‐ Enfriadoras / Bombas de calor ‐ Maquina de absorción 9 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> CALDERAS CALEFACCIÓN / CALDERAS SISTEMAS DE PRODUCCIÓN Las calderas se consideran como una “caja negra” en la que entra agua fría y un combustible para producir agua caliente Agua Fría Combustible CALDERA Gases de Escape Agua Caliente ‐Gas Natural ‐Gasóleo ‐Biomasa 10 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 10 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> CALDERAS CALEFACCIÓN / CALDERAS SISTEMAS DE PRODUCCIÓN Tipos de calderas SEGÚN LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN SEGÚN LA EFICIENCIA • Calderas atmosféricas • Calderas convencionales • Calderas estancas • Calderas de baja temperatura • SEGÚN EL COMBSUTIBLE • Combustibles sólidos − Carbón − Biomasa • Combustibles líquidos − Gasóleo − Fuel • Combustibles sólidos − Gas natural − Propano Calderas de condensación − Butano 11 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> CALDERAS CALEFACCIÓN / CALDERAS SISTEMAS DE PRODUCCIÓN Realizamos una comparativa entre los tipos de calderas, estudiando su eficiencia, combustible utilizado, etc. Convencionales Baja temperatura Condensación Gasóleo, propano, gas natural Gasóleo, propano, gas natural Sólo Gas Natural Funcionan a altas temperaturas La temperatura de entrada es menor que en las convencionales Condensan parte de los gases de escape de la combustión 80 – 85 % 90 – 95 % 100 – 105 % Limitaciones – Temperatura de los terminales Temperatura de los terminales Ahorro respecto a la caldera convencional – En torno al 15 % Llegan hasta el 25 % de ahorro ¿Qué combustible utilizan? Característica fundamental Rendimiento con el que trabajan 12 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> CALDERAS CALEFACCIÓN / CALDERAS Tipos de combustible • SISTEMAS DE PRODUCCIÓN Definición Una combustión es una reacción química entre un combustible y un comburente (oxígeno) que genera energía en forma de calor Los combustibles más utilizados son materiales orgánicos compuestos principalmente por Carbono e Hidrógeno, además de otros elementos (N, S…) Comparativa • Cuanto mayor sea la proporción de Hidrógeno en la molécula del combustible Propano Butano Gasolina Emisiones − Gas natural (Metano): CH4 − Butano: C4H10 − Gasóleo: C12H26 Poder calorífico • Gas natural Gasóleo Queroseno − Más limpia será la combustión • Cuanto mejor sea la mezcla entre el combustible y el oxígeno del aire más eficiente será la combustión 13 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> CALDERAS CALEFACCIÓN / CALDERAS SISTEMAS DE PRODUCCIÓN A continuación se comparan tres combustibles tipo (sólido, líquido y gaseoso) Gasóleo Gas Natural Biomasa ¿Unidades en las que se mide? Litros m3 kg ¿Cuánta energía proporciona? 12 kWh / kg 13,9 kWh / kg Cada kg de biomasa proporciona unas 3.500 kcal 4 - 5 kWh/kg ¿De dónde proviene este suministro? El gasóleo se produce en las refinerías a partir del petróleo que llega. Primero se sacan los gases (propano, butano) luego gasolina y queroseno y por último gasoil, betunes, etc. El gas se obtiene de yacimientos de petróleo, disuelto o disociado, o en depósitos de carbón. El GN puede llegar de dos formas: 1. GNL procedente de metaneros 2. Gas que viene por gaseoductos de Argelia principalmente Proviene de recursos biológicos. 1. Forestal 2. Agrícola: residuos de cultivos o cultivos especiales. ¿Emisiones? 0,26 kg de CO2 / kWh 0,20 kg de CO2 / kWh Emisiones de CO2 neutras ¿Coste del combustible? 0,08 € / kWh 0,06 € / kWh - Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 14 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN Agenda • • Calefacción ‐ Calderas o Esquema o Tipos de calderas o Tipos de combustibles ‐ Radiadores eléctricos ‐ Bombas de calor Refrigeración ‐ Enfriadoras / Bombas de calor ‐ Maquina de absorción 15 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> RADIADORES ELÉCTRICOS CALEFACCIÓN / SISTEMAS ELÉCTRICOS SISTEMAS DE PRODUCCIÓN Los sistemas eléctricos por resistencia eléctrica se basan en la ley de Joule MODO DE FUNCIONAMIENTO Corriente Resistencia eléctrica CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES • Alto rendimiento de la máquina • Bajo rendimiento por el ciclo • Sistemas poco utilizados ‐ Coste electricidad > Coste combustibles ‐ Sistemas poco confortables Calor Combustible Calor (Central eléctrica) Electricidad Calor 16 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN Agenda • • Calefacción ‐ Calderas o Esquema o Tipos de calderas o Tipos de combustibles ‐ Radiadores eléctricos ‐ Bombas de calor Refrigeración ‐ Enfriadoras / Bombas de calor ‐ Maquina de absorción 17 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> BOMBAS DE CALOR CALEFACCIÓN / SISTEMAS ELÉCTRICOS SISTEMAS DE PRODUCCIÓN La calefacción puede producirse mediante bombas de calor, analizaremos su esquema de funcionamiento y sus principales características FUNCIONAMIENTO • Esquema de funcionamiento • Componentes de la instalación ‐ Compresor ‐ Evaporador ‐ Condensador ‐ Válvula de expansión PARÁMETROS IMPORTANTES • Rendimiento de la instalación COP • Calores útiles frente a trabajos realizados • Parámetros de los que depende el valor del COP 18 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> BOMBAS DE CALOR CALEFACCIÓN / SISTEMAS ELÉCTRICOS SISTEMAS DE PRODUCCIÓN El circuito principal de la bomba de calor lo recorre un refrigerante En el interior de la habitación se libera calor porque la Tª int < Tª refrigerante LÍQUIDO INTERIOR GAS El refrigerante pierde calor y cambia de fase Q2 CONDENSADOR COMPRESOR VÁLVULA VÁLVULA El refrigerante llega como líquido a la válvula, donde se establecen las condiciones de P y T necesarias para el evaporador ∆T T COMPRESOR ∆P P W EXTERIOR Q1 En la máquina exterior el refrigerante que está a una temperatura menor que el ambiente, roba calor y se evapora EVAPORADOR 19 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> BOMBAS DE CALOR CALEFACCIÓN / SISTEMAS ELÉCTRICOS SISTEMAS DE PRODUCCIÓN El rendimiento de una bomba de calor (COP) depende de calor obtenido y del trabajo aportado El calor útil o calor obtenido es el que se LÍQUIDO INTERIOR aporta a la habitación que queremos climatizar En el condensador pueden existir ventiladores para expulsar el aire que suponen un consumo eléctrico mínimo GAS Q2 COMPRESOR VÁLVULA ∆P P W COP = Q2 / W realizado COP=coefficient performance CEE= coef. eficiencia energética A menor diferencia de tª, mayor COP ∆T T EXTERIOR Q1 En el evaporador también podemos encontrar ventiladores, así como bombas a lo largo del circuito, pero su consumo frente al del compresor es prácticamente despreciable 20 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> BOMBAS DE CALOR CALEFACCIÓN SISTEMAS DE PRODUCCIÓN Existe una normativa que indica qué tipo de refrigerantes se pueden utilizar en este tipo de instalaciones • La normativa europea CE 2037/2000 respecto el R-22 dice lo siguiente: ‐ Hasta el 1 de enero de 2010 será distribuido ‐ A partir de esa fecha se prohibirá su distribución pero se permitirá su uso reciclado hasta el 2014 • En nuevos equipos de refrigeración el R-22 ha sido sustituido por el R-404A o el R134-A. En equipos de Aire Acondicionado primero se utilizó el R-407C y ahora el R-410A. • En equipos existentes se puede sustituir por varios productos: ‐ R-422D ‐ R-422A y R-417A ‐ R-427A ‐ E-22 21 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN Agenda • • Calefacción ‐ Calderas o Esquema o Tipos de calderas o Tipos de combustibles ‐ Radiadores eléctricos ‐ Bombas de calor Refrigeración ‐ Enfriadoras / Bombas de calor ‐ Maquina de absorción 22 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> ENFRIADORAS / BOMBAS DE CALOR DIFERENTES SISTEMAS DE PRODUCCIÓN: Sistemas de producción de calor y de frio CALOR • • Nota: Calderas ‐ Convencionales ‐ Baja temperatura ‐ Condensación Sistemas eléctricos ‐ Resistencia eléctrica ‐ Bomba de calor FRÍO • Bombas de calor • Enfriadoras • Sistemas de absorción Funcionamiento equivalente* *La diferencia entre una enfriadora y una bomba de calor es que la enfriadora sólo produce frío mientras que la bomba de calor puede producir frío o calor Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 23 SISTEMAS DE/ BOMBAS PRODUCCIÓN >> ENFRIADORAS / BOMBAS DE CALOR REFRIGERACIÓN DE CALOR El funcionamiento de la bomba de calor para refrigeración es similar al analizado en la producción de calor FUNCIONAMIENTO • Esquema de funcionamiento • Componentes de la instalación ‐ Compresor ‐ Evaporador ‐ Condensador ‐ Válvula de expansión PARÁMETROS IMPORTANTES • Rendimiento de la instalación EER • Calores útiles frente a trabajos realizados • Parámetros de los que depende el valor del EER 24 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE/ BOMBAS PRODUCCIÓN >> ENFRIADORAS / BOMBAS DE CALOR REFRIGERACIÓN DE CALOR El frío que sentimos en una instalación de climatización se produce por una “ausencia” de calor LÍQUIDO EXTERIOR En la máquina exterior el refrigerante que está a una temperatura mayor que el ambiente, desprende calor y se condensa GAS Q2 El refrigerante pierde calor y cambia de fase CONDENSADOR VÁLVULA El refrigerante llega como líquido a la válvula, donde se establecen las condiciones de P y T necesarias para el evaporador ∆T T COMPRESOR ∆P P W En el interior de la habitación no se libera frío INTERIOR EVAPORADOR Q1 El refrigerante “roba” calor a la habitación porque la Tª int > Tª refrigerante 25 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE/ BOMBAS PRODUCCIÓN >> ENFRIADORAS / BOMBAS DE CALOR REFRIGERACIÓN DE CALOR El calor útil en esta configuración de la bomba de calor es el calor “robado” a la habitación LÍQUIDO EXTERIOR GAS Q2 En el condensador pueden existir ventiladores para expulsar el aire y refrigerarlo, pero suponen un consumo eléctrico mínimo COMPRESOR VÁLVULA ∆T T ∆P P W EER = Q1 / W realizado EER= Energy Efficiency Ratio INTERIOR A menor diferencia de Tª, mayor EER Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 Q1 El calor útil o calor obtenido es el que se “roba” a la habitación que queremos climatizar 26 SISTEMAS DE/ ENFRIADORA PRODUCCIÓN >> ENFRIADORAS / BOMBAS DE CALOR REFRIGERACIÓN Una enfriadora es una bomba de calor que sólo genera “frío” FUNCIONAMIENTO Y PARÁMETROS IMPORTANTES TIPOS DE ENFRIADORAS • Esquema de funcionamiento • Aire – aire • Componentes de la instalación • Aire – agua • Rendimiento = EER • Agua – agua 27 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE/ BOMBAS PRODUCCIÓN >> ENFRIADORAS / BOMBAS DE CALOR REFRIGERACIÓN DE CALOR El esquema de funcionamiento dependerá en función del tipo de enfriadora con el que nos encontremos Aire: ventiladores para refrigerar Agua: Torres de refrigeración EXTERIOR EER= Q1 / W Q2 COMPRESOR VÁLVULA ∆T T ∆P P W INTERIOR Aire: conductos de aire Q1 Agua: UTA 28 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE/ BOMBAS PRODUCCIÓN >> ENFRIADORAS / BOMBAS DE CALOR REFRIGERACIÓN DE CALOR Los tipos de enfriadoras se diferencian en el rendimiento, así como en la existencia o no de circuitos secundarios Aire – Aire Circuito Secundario Rendimiento EER COP Legionela ¿Dónde se utilizan ? No necesitan 2,5 - 3,5 2,5 - 3,5 Aire – Agua Agua – Agua VRV Tuberías de agua en la salida de frio para canalizar el agua fría producida a una UTA Torre de refrigeración y tuberías para el agua fría Circula refrigerante 2,5 - 3 3 - 3,5 4-5 - 3,2 - 4 3,8 - 4,2 No presentan problemas No presentan problemas No son recomendables las torres de refrigeración No presentan problemas Splits en casa, la oficina, etc. Grandes instalaciones centralizadas Grandes instalaciones centralizadas Grandes instalaciones centralizadas 29 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN Agenda • • Calefacción ‐ Calderas o Esquema o Tipos de calderas o Tipos de combustibles ‐ Radiadores eléctricos ‐ Bombas de calor Refrigeración ‐ Enfriadoras / Bombas de calor ‐ Maquina de absorción 30 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> MÁQUINA DE ABSORCIÓN REFRIGERACIÓN / SISTEMAS POR ABSORCIÓN En los sistemas por absorción el trabajo del compresor se sustituye por el calor que se necesita para la separación LÍQUIDO EXTERIOR GAS Q3 Q2 SEPARACIÓN ABSORBENTE VÁLVULA BOMBA ABSORCIÓN EER= Q1 / Q3 INTERIOR Q1 Compresión térmica 31 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> MÁQUINA DE ABSORCIÓN REFRIGERACIÓN El inconveniente de esta alternativa es que el rendimiento que se obtiene es bajo • Las máquinas de absorción tienen un rendimiento bajo • Por cada kW de calor vamos a obtener 0,7 kW de frío • Con una enfriadora común por cada kW eléctrico se obtienen entre 2 y 3 kW de frío • Coste de mantenimiento elevado ya que requiere personal especializado • Por esto el uso de las máquinas de absorción se reduce a instalaciones específicas: − Instalaciones sin acceso a la red eléctrica − Instalaciones donde el calor es gratuito 32 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 AGENDA • • • • • • • Introducción Demanda de climatización Sistemas de producción Sistemas de distribución Salidas – terminales Sistemas de ventilación Medidas de ahorro energético Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN Los sistemas de distribución pueden ser por tuberías, por conductos de aire o por UTA’S, las cuales explicaremos con detalle SISTEMAS DE TUBERÍAS CONDUCTOS DE AIRE CALIENTE UNIDADES DE TRATAMIENTO DE AIRE • • Agua caliente Común para: ‐ Suelo radiante ‐ Sistema de radiadores ‐ Fancoils • • Aire caliente Común para: ‐ Bombas de calor como los Splits • • Llamadas UTAS Sistemas de distribución de calor y tratamiento de aire 34 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN UTA’S Vista del conjunto impulsión, UTA, conductos de aire 35 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 AGENDA • • • • • • • Introducción Demanda de climatización Sistemas de producción Sistemas de distribución Salidas – terminales Sistemas de ventilación Medidas de ahorro energético Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SALIDAS / TERMINALES SISTEMA DE RADIADORES Los radiadores convencionales se llenan con el agua caliente que proviene de la caldera Agua / Aire Caliente Sistema de radiadores Suelo radiante Fan coils • Intercambiador de calor: radiación y convección • • • Sistema convencional Conductos sin impulsión Muy común en calefacciones centrales Temperatura alta (70ºC) 37 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SALIDAS / TERMINALES SISTEMA DE SUELO RADIANTE El suelo radiante proporciona calor por conducción y convección Agua / Aire Caliente Sistema de radiadores Suelo radiante • • • • • Fan coils Conductos sin impulsión Intercambiador de calor: conducción y convección Calor uniforme en toda la vivienda El calor sube hasta una altura de 2 - 3 m Sistema de tubos de poliestileno Temperatura media (45ºC) 38 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SALIDAS / TERMINALES SISTEMA DE SUELO RADIANTE Estratificación del calor con distintos sistemas de calefacción El suelo radiante proporciona una distribución de calor optima. Es interesante su instalación en edificios con techos altos: Hall de centros comerciales, aeropuertos,… 39 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SALIDAS FAN COILS / TERMINALES Los Fan coils tienen un funcionamiento similar a las UTA’S Agua / Aire Caliente Sistema de radiadores Suelo radiante Fan coils Conductos sin impulsión • Intercambio de calor agua – aire • Ventilador más pequeño que el de la UTA • Temperatura baja (35ºC) 40 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SALIDAS FAN COILS / TERMINALES Existen salidas de climatización sin impulsión ni terminar. Es el final de los conductos Agua / Aire Caliente Sistema de radiadores Suelo radiante Fan coils Conductos sin impulsión • • No hay ventilador de impulsión • Temperatura baja (35ºC) Salida directamente de los conductos de aire 41 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 AGENDA • • • • • • • Introducción Demanda de climatización Sistemas de producción Sistemas de distribución Salidas – terminales Sistemas de ventilación Medidas de ahorro energético Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 SISTEMAS DE VENTILACIÓN La ventilación puede suponer un incremento considerable del consumo en climatización de un edificio Importancia de la ventilación • La ventilación en sí misma supone un consumo energético bajo Tipos de ventilación • − La ventilación se consigue mediante − • ventiladores y extractores Estos equipos tienen un consumo bajo Sin embargo, la ventilación puede suponer un gran incremento del consumo en climatización − La renovación de aire implica que − debe climatizarse el nuevo aire que se introduce en las estancias Una mayor renovación supone un mayor consumo en climatización Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 Ventilación Natural. La renovación del aire se consigue a través de los vanos y las infiltraciones de aire − Viviendas − Pequeños edificios • Ventilación forzada. La renovación se consigue a través de sistemas activos: ventiladores y extractores − Grandes edificios terciarios 43 AGENDA • • • • • • • Introducción Demanda de climatización Sistemas de producción Sistemas de distribución Salidas – terminales Sistemas de ventilación Medidas de ahorro energético ‐ ‐ Estimación del consumo energético Tipos de medidas Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> ESTIMACIÓN CONSUMO El consumo energético es igual al producto de la potencia, el tiempo y el factor de carga EQUIPOS EN FUNCIONAMIENTO TODO O NADA DESCRIPCIÓN EQUIPOS CÁLCULO DEL CONSUMO Nota: EQUIPOS EN FUNCIONAMIENTO CONTROLADO • Están parados o funcionando 100% • Están controlados por sensores (tª, humedad, presión…) y funcionan discontinuamente, con marchas y paros • • • Radiador eléctrico Caldera sin termostato Bomba sin variador de f • La mayor parte de los equipos − Split de AA − Caldera con termostato − Enfriadora − Bomba con variador de f Consumo Energético (equipo)= P x t *FC es Factor de carga Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 Consumo Energético (equipo) = P x t x FC* 45 MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> ESTIMACIÓN CONSUMO Es complicado estimar el valor del factor de carga de los equipos Observación durante las visitas Mediciones CÓMO ESTIMAR EL FACTOR DE CARGA DE LOS EQUIPOS Ajuste del consumo Experiencia Consumo a través de las demandas Consumo = Demanda / Rendimiento ALTERNATIVAS Simulación del edificio Consumo a través de Facturas 46 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> ESTIMACIÓN CONSUMO Debido a esto, es complicado estimar el ahorro de las medidas de ahorro Medidas que disminuyen la demanda EJEMPLOS CÁLCULO DEL AHORRO Nota: • • • Mejora aislamiento Doble ventana Toldos Es necesario Simular Medidas que aumentan el rendimiento* • • Cambio de caldera Cambio de enfriadora Consumo global (CAL o REF) = Demanda / Rendimiento Estas medidas se refieren al sistema de producción o de distribución del calor o el frío Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 Mejora de equipos (Reducir P o t) • • Variador de frecuencia en bombas Recuperador de calor Consumo Energético = P x t 47 AGENDA • • • • • • • Introducción Demanda de climatización Sistemas de producción Sistemas de distribución Salidas – terminales Sistemas de ventilación Medidas de ahorro energético ‐ ‐ Estimación del consumo energético Tipos de medidas Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> TIPOS DE MEDIDAS Sustitución de equipos • • Reducción de la demanda • • Aumentar aislamiento de cerramientos Sust. Calderas Sust. Enfriadoras Aumento del rendimiento Posibilidades de ahorro en climatización • • Sombrear enfriadoras Aislar conducciones Sombrear ventanas Adaptación del sistema • Cambio de volumen constante a volumen variable 49 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> REDUCCIÓN DE LA DEMANDA La conducción es más importante en calefacción que en refrigeración, un aumento de los aislamientos puede suponer una disminución o un aumento del consumo en refrigeración TIPOS DE AISLAMIENTOS • Sustituir puertas y ventanas • Aislamiento de paredes • Aislamiento de conductos • Qconducción es pequeño en refrigeración − Qconducción = k x (Te - Ti) − (Te - Ti) es pequeño en refrigeración − Puede ser incluso negativo Para reducir el consumo en refrigeración no es recomendable la reducción de la conducción. Esta medida puede tener efectos negativos. 50 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> REDUCCIÓN DE LA DEMANDA ¿Cómo reducimos las pérdidas por infiltración ? • Evitar infiltraciones de aire en puertas y ventanas Reducir Qinfiltración • Soluciones: ‐ Burletes ‐ Cortinas de aire y puertas giratorias ‐ Dobles puertas • Qinfiltración puede ser importante • Qinfiltración = k x (he – hi) − h crece con la temperatura − (Te - Ti) es grande en calefacción 51 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> REDUCCIÓN DE LA DEMANDA La radiación es el aporte de calor más importante que se debe compensar con la refrigeración ¿CÓMO REDUCIR LA RADIACIÓN? • Mejorar el factor solar de las superficies opacas (color) • Mejorar el factor solar de las ventanas • Qradiación es muy importante en refrigeración • Qradiación depende de la radiación solar y de los materiales del edificio • Evitar la insolación directa sobre las ventanas (toldos, persianas venecianas) • Evitar la radiación infrarroja sobre las ventanas (láminas opacas a IR) 52 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> REDUCCIÓN DE LA DEMANDA Existen medidas como los sombreamientos. Los ahorros serán importantes pero se trata de medidas caras • Se coloca una tela metálica en paralelo a la fachada para evitar la radiacion solar excesiva Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 53 MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> REDUCCIÓN DE LA DEMANDA Aumento del rendimiento de los equipos AJUSTE DE LA TEMPERATURA DE CONFORT EN INVIERNO La demanda de calefacción es: Qnecesario = Qconducción + Qinfiltración – (Qradiación + Qocupación + Qequipos + Qiluminación) • Qconducción y Qinfiltración son mayores cuanto mayor sea la temperatura de confort • Por otra parte si la calefacción se consigue mediante bomba de calor, el rendimiento del equipo disminuye cuanto mayor sea la tª interior • Por cada grado que se reduce la temperatura interior se consigue un ahorro energético de alrededor del 7% del consumo El RITCh obliga a los edificios a mantener una temperatura interior de 20-22ºC en invierno 54 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> REDUCCIÓN DE LA DEMANDA Aumento del rendimiento de los equipos AJUSTE DE LA TEMPERATURA DE CONFORT EN VERANO • Una enfriadora (o una bomba de calor) tiene mayor rendimiento cuanto menor es la diferencia de temperaturas entre el exterior y el interior • Por cada grado que se aumenta la temperatura interior se consigue un ahorro energético de alrededor del 8% del consumo El RITCh obliga a los edificios a mantener una temperatura interior de 23-25ºC en verano 55 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> REDUCCIÓN DE LA DEMANDA Ejemplo en Duoc UC Alameda: Regulación temperatura de consigna SITUACIÓN ACTUAL Las estancias se encuentran climatizadas a 23ºC en invierno y a 20ºC en verano. PROPUESTA DE AHORRO Modificar la temperatura de consigna de las estancias climatizadas hasta los 21ºC en invierno y los 26ºC en verano (según recomendaciones de confort del IDAE) Temperatura actual Temperatura deseada Invierno Verano Invierno Verano 23 ºC 20 ºC 21 ºC 26 ºC Ahorro energético (kWh/año) Ahorro económico ($ CLP/año) Inversión ($ CLP) PRS (años) Ahorro ambiental (kg CO2/año) 113.794 5.565.657 0 44.493 56 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> SUSTITUCIÓN DE EQUIPOS Sustitución de equipos La sustitución de los principales equipos que componen el sistema de climatización supone un ahorro energético Ejemplos de sustitución de equipos • La sustitución de equipos siempre supone un ahorro energético considerable • El inconveniente de estas medidas es que generalmente la sustitución de equipos es cara • Interesante en instalaciones antiguas Cambiar la caldera por una más eficiente Sustituir enfriadoras o bombas de calor Sustituir los motores de las bombas o las Climatizadoras − En el caso de calderas es más interesante cuando la sustitución de equipo implica también un cambio de combustible − En el caso de enfriadoras y bombas de calor en ocasiones hay además una “obligación legal” – R22 57 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> SUSTITUCIÓN DE EQUIPOS Ejemplo en Duoc UC Alameda: Instalación de sistemas VRV SITUACIÓN ACTUAL Las plantas 1, 2, 3 y 5 se encuentran climatizadas por equipos autónomos independientes en cada estancia que utilizan R-22 como refrigerante. PROPUESTA DE AHORRO Instalación de equipos VRV con recuperador de calor. Ventajas Inconvenientes Aprovechamiento del factor de simultaneidad Equipos con una alta inversión asociada Regula la cantidad de refrigerante hacia el compresor La mejorar de eficiencia de los VRV con respecto a según las necesidades los equipos instalados no es muy elevada Recuperación de calor en estaciones con temperaturas Es necesario sustituir las unidades interiores suaves Ahorro energético (kWh/año) Ahorro económico ($ CLP/año) Inversión ($ CLP) PRS (años) Ahorro ambiental (kg CO2/año) 72.472 3.544.589 120.891.579 34,1 28.336 58 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> AUMENTO DE RENDIMIENTO EQUIPOS Aumento del rendimiento de los equipos Hay diferentes posibilidades de aumentar el rendimiento de los equipos de climatización Ejemplos de aumento de rendimiento de quipos Cambiar el quemador de la caldera Recuperadores de calor • Conseguir que los equipos funcionen con un mayor rendimiento tiene un efecto directo sobre el consumo energético de los mismos • Estas medidas generalmente son más rentables que la sustitución directa de los equipos, aunque los ahorros suelen ser menores • En general, en instalaciones existentes, estas medidas son más interesantes Aislar conducciones 59 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> AUMENTO DE RENDIMIENTO EQUIPOS Ejemplo en Duoc UC Alameda: Sombreamiento equipos VRV existentes SITUACIÓN ACTUAL La sede Alameda de DUOC UC cuenta con 3 VRV distribuidas en la cubierta del edificio y sin sombreamiento alguno que los proteja de la radiación solar directa. PROPUESTA DE AHORRO Instalación de pérgolas de madera que generen sombra sobre la superficie de las máquinas de generación de climatización. • • Aumento del rendimiento de refrigeración de los equipos (EER) y reducción del de calefacción (COP). Menor consumo energético global de la máquina. Ahorro energético (kWh/año) Ahorro económico ($ CLP/año) Inversión ($ CLP) PRS (años) Ahorro ambiental (kg CO2/año) 799 39.063 118.406 3,0 312 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 60 MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> ADAPTACIÓN SISTEMA Adaptación del sistema de climatización Estas medidas consisten en adaptar el sistema a las condiciones variables de clima, ocupación… Ejemplos de adaptación del sistema • − Clima: temperatura, radiación… − Ocupación − Uso Variadores de frecuencia en bombas o torres de refrigeración Control del caudal de ventilación • Control de la tª de funcionamiento de las calderas En muchas ocasiones los sistemas de climatización son “fijos” no se adaptan a estas condiciones variables − Muchas veces el consumo no se reduce proporcionalmente con la demanda • Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 Las necesidades de climatización son siempre diferentes, ya que dependen de diversos factores variables Estas medidas consisten en ser capaz de adaptar el sistema para que se adapte de manera eficiente a una demanda variable 61 MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> ADAPTACIÓN SISTEMA REFRIGERACIÓN El Free Cooling es un enfriamiento gratuito utilizando el aire exterior siempre que las condiciones lo permitan • En algunas ocasiones hay necesidad de refrigeración aunque la temperatura exterior sea menor que la interior - Qradiación sea elevado - Qiluminación sea elevado - Qequipos sea elevado • Obligatorio por normativa a partir de cierto caudal 62 Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013 Rafael Fernández Creara especialistas en eficiencia y ahorro de energía [email protected] / [email protected] www.creara.cl Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013
