63
10 – 11 de octubre de 2013 Curso de Eficiencia Energética Duoc UC Alameda Sistemas de climatización

CREARA Sistemas de Climatizacion

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Eficiencia energetica

Citation preview

Page 1: CREARA Sistemas de Climatizacion

10 – 11 de octubre de 2013

Curso de Eficiencia EnergéticaDuoc UC Alameda

Sistemas de climatización

Page 2: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

• Introducción

• Demanda de climatización

• Sistemas de producción

• Sistemas de distribución

• Salidas – terminales

• Sistemas de ventilación

• Medidas de ahorro energético

ÍNDICE AGENDA

Page 3: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

• 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…

PARÁMETROS DE CONFORT

SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN

FACTORES QUE INFLUYEN

INTRODUCCIÓN

¿Qué es la climatización y que factores influyen en ella?

3

INTRODUCCIÓN

Page 4: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

• Introducción

• Demanda de climatización

• Sistemas de producción

• Sistemas de distribución

• Salidas – terminales

• Sistemas de ventilación

• Medidas de ahorro energético

ÍNDICE AGENDA

Page 5: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

QconducciónQinf / vent

QradiaciónQocupaciónQequipos

Qiluminación

La demanda de calefacción es:

Qnecesario = Qconducción + Qinf / vent – (Qradiación + Qocupación + Qequipos + Qiluminación)

Qnecesario

INVIERNO

La temperatura en una estancia es el resultado de los aportes y las pérdidas de calor

DEMANDA DE CLIMATIZACIÓN

25%

75%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Pérdidas de Calor

Distribución típica de las pérdidas de calor

Qconducción

Qinfiltración

5

DEMANDA DE CLIMATIZACIÓN

Page 6: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

La demanda de refrigeración es:

Qnecesario = Qconducción + Qinf / vent + Qradiación + Qocupación + Qequipos + Qiluminación

VERANO

QconducciónQinf / vent

QradiaciónQocupaciónQequipos

Qiluminación

Qnecesario

60%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Aportaciones de Calor

Distribución típica de las aportaciones de calor

QocupaciónQiluminaciónQequiposQinfiltraciónQconducciónQradiación

La temperatura en una estancia es el resultado de los aportes y las pérdidas de calor

DEMANDA DE CLIMATIZACIÓN

6

DEMANDA DE CLIMATIZACIÓN

Page 7: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

• Introducción

• Demanda de climatización

• Sistemas de producción

‐ Calefacción

‐ Refrigeración

• Sistemas de distribución

• Salidas – terminales

• Sistemas de ventilación

• Medidas de ahorro energético

ÍNDICE AGENDA

Page 8: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

Existen diferentes maneras de generar calor y frío

FRÍOCALOR

• Bombas de calor

• Enfriadoras

• Sistemas de absorción

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

• Calderas

• Sistemas eléctricos ‐ Sistemas de resistencia eléctrica‐ Bombas de calor

8

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

Page 9: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

• Calefacción‐ Calderas

o Esquemao Tipos de calderaso Tipos de combustibles

‐ Radiadores eléctricos

‐ Bombas de calor

• Refrigeración‐ Enfriadoras / Bombas de calor

‐ Maquina de absorción

Agenda

ÍNDICE

9

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

Page 10: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

Las calderas se consideran como una “caja negra” en la que entra agua fría y un combustible para producir agua caliente

CombustibleCALDERA

Agua Fría

Agua Caliente

‐Gas Natural

‐Gasóleo

‐Biomasa

Gases de Escape

CALEFACCIÓN / CALDERAS SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

10

10

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> CALDERAS

Page 11: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

Tipos de calderas

• Calderas convencionales

• Calderas de baja temperatura

• Calderas de condensación

• Calderas atmosféricas

• Calderas estancas

SEGÚN LA EFICIENCIA

• Combustibles sólidos− Carbón− Biomasa

• Combustibles líquidos− Gasóleo− Fuel

• Combustibles sólidos− Gas natural− Propano− Butano

SEGÚN EL COMBSUTIBLESEGÚN LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN

CALEFACCIÓN / CALDERAS SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

11

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> CALDERAS

Page 12: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

Realizamos una comparativa entre los tipos de calderas, estudiando su eficiencia, combustible utilizado, etc.

Convencionales Baja temperatura Condensación

¿Qué combustible utilizan?

Característica fundamental

Rendimiento con el que trabajan

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 %

Ahorro respecto a la caldera convencional

– En torno al 15 % Llegan hasta el 25 % de ahorro

Limitaciones – Temperatura de los terminales

Temperatura de los terminales

Gasóleo, propano, gas

natural

CALEFACCIÓN / CALDERAS SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

12

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> CALDERAS

Page 13: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

Tipos de combustible• 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…)

− Gas natural (Metano): CH4

− Butano: C4H10

− Gasóleo: C12H26

Definición

Comparativa

• Cuanto mayor sea la proporción de Hidrógeno en la molécula del combustible

− Más limpia será la combustión

• Cuanto mejor sea la mezcla entre el combustible y el oxígeno del aire más eficiente será la combustión

Gas natural

Propano

Butano

Gasolina

Gasóleo

Queroseno

Pode

r cal

orífi

co Emisiones

CALEFACCIÓN / CALDERAS SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

13

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> CALDERAS

Page 14: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

A continuación se comparan tres combustibles tipo (sólido, líquido y gaseoso)

Gasóleo Gas Natural Biomasa

¿Unidades en lasque se mide?

¿Cuánta energía proporciona?

¿Emisiones?

¿De dónde proviene este suministro?

Litros m3 kg

12 kWh / kg 13,9 kWh / kgCada kg de biomasa

proporciona unas 3.500 kcal 4 - 5 kWh/kg

0,08 € / kWh 0,06 € / kWh -

El gasóleo se produce en las refinerías a partir del petróleoque 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 metaneros2. Gas que viene por gaseoductosde Argelia principalmente

Proviene de recursos biológicos. 1. Forestal2. Agrícola: residuos de cultivos o cultivos especiales.

¿Coste del combustible?

0,26 kg de CO2 / kWh 0,20 kg de CO2 / kWh Emisiones de CO2neutras

CALEFACCIÓN / CALDERAS SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

14

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> CALDERAS

Page 15: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

15

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

• Calefacción‐ Calderas

o Esquemao Tipos de calderaso Tipos de combustibles

‐ Radiadores eléctricos

‐ Bombas de calor

• Refrigeración‐ Enfriadoras / Bombas de calor

‐ Maquina de absorción

Agenda

Page 16: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

Los sistemas eléctricos por resistencia eléctrica se basan en la ley de Joule

CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES

MODO DE FUNCIONAMIENTO

• Alto rendimiento de la máquina

• Bajo rendimiento por el ciclo

• Sistemas poco utilizados‐ Coste electricidad > Coste

combustibles‐ Sistemas poco confortables

Resistencia eléctrica

Corriente

Calor

Combustible Calor (Centraleléctrica) Calor

CALEFACCIÓN / SISTEMAS ELÉCTRICOS

Electricidad

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

16

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> RADIADORES ELÉCTRICOS

Page 17: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

17

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

• Calefacción‐ Calderas

o Esquemao Tipos de calderaso Tipos de combustibles

‐ Radiadores eléctricos

‐ Bombas de calor

• Refrigeración‐ Enfriadoras / Bombas de calor

‐ Maquina de absorción

Agenda

Page 18: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

La calefacción puede producirse mediante bombas de calor, analizaremos su esquema de funcionamiento y sus principales características

PARÁMETROS IMPORTANTESFUNCIONAMIENTO

• Rendimiento de la instalación COP

• Calores útiles frente a trabajos realizados

• Parámetros de los que depende el valor del COP

• Esquema de funcionamiento

• Componentes de la instalación‐ Compresor‐ Evaporador‐ Condensador‐ Válvula de expansión

CALEFACCIÓN / SISTEMAS ELÉCTRICOS SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

18

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> BOMBAS DE CALOR

Page 19: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

GASLÍQUIDO

∆T ∆P T P

INTERIOR

EXTERIOR

VÁLVULA COMPRESOR

Q1

Q2

W

El circuito principal de la bomba de calor lo recorre un refrigeranteEn el interior de la habitación se libera calor porque la Tª int < Tª refrigerante

El refrigerante pierde calor y cambia de fase

En la máquina exterior el refrigerante que está a una temperatura menor que el ambiente, roba calor y se evapora

El refrigerante llega como líquido a la válvula, donde se establecen las condiciones de P y T necesarias para el evaporador

VÁLVULA COMPRESOR

EVAPORADOR

CONDENSADOR

CALEFACCIÓN / SISTEMAS ELÉCTRICOS SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

19

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> BOMBAS DE CALOR

Page 20: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

GASLÍQUIDO

∆T ∆P T P

INTERIOR

EXTERIOR

VÁLVULA COMPRESOR

Q1

Q2

W

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

aporta a la habitación que queremos climatizarEn el condensador pueden existir ventiladores para expulsar el aire que suponen un consumo eléctrico mínimo

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

COP = Q2 / W realizado

COP=coefficient performanceCEE= coef. eficiencia energética

A menor diferencia de tª, mayor COP

CALEFACCIÓN / SISTEMAS ELÉCTRICOS SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

20

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> BOMBAS DE CALOR

Page 21: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

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

CALEFACCIÓN SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

21

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> BOMBAS DE CALOR

Page 22: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

22

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

• Calefacción‐ Calderas

o Esquemao Tipos de calderaso Tipos de combustibles

‐ Radiadores eléctricos

‐ Bombas de calor

• Refrigeración‐ Enfriadoras / Bombas de calor

‐ Maquina de absorción

Agenda

Page 23: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

DIFERENTES SISTEMAS DE PRODUCCIÓN: Sistemas de producción de calor y de frio

FRÍOCALOR

• Bombas de calor

• Enfriadoras

• Sistemas de absorción

• Calderas‐ Convencionales‐ Baja temperatura‐ Condensación

• Sistemas eléctricos‐ Resistencia eléctrica‐ Bomba de calor

Funcionamiento equivalente*

Nota: *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 23

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> ENFRIADORAS / BOMBAS DE CALOR

Page 24: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

El funcionamiento de la bomba de calor para refrigeración es similar al analizado en la producción de calor

PARÁMETROS IMPORTANTESFUNCIONAMIENTO

• Rendimiento de la instalación EER

• Calores útiles frente a trabajos realizados

• Parámetros de los que depende el valor del EER

• Esquema de funcionamiento

• Componentes de la instalación‐ Compresor‐ Evaporador‐ Condensador‐ Válvula de expansión

REFRIGERACIÓN / BOMBAS DE CALOR

24

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> ENFRIADORAS / BOMBAS DE CALOR

Page 25: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

GASLÍQUIDO

∆T ∆P T P

EXTERIOR

INTERIOR

VÁLVULA COMPRESOR

Q1

Q2

W

El frío que sentimos en una instalación de climatización se produce por una “ausencia” de calor

En la máquina exterior el refrigerante que está a una temperatura mayor que el ambiente, desprende calor y se condensa

El refrigerante pierde calor y cambia de fase

En el interior de la habitación no se libera frío

El refrigerante “roba” calor a la habitación porque la Tª int > Tª refrigerante

El refrigerante llega como líquido a la válvula, donde se establecen las condiciones de P y T necesarias para el evaporador EVAPORADOR

CONDENSADOR

REFRIGERACIÓN / BOMBAS DE CALOR

25

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> ENFRIADORAS / BOMBAS DE CALOR

Page 26: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

GASLÍQUIDO

∆T ∆P T P

EXTERIOR

INTERIOR

VÁLVULA COMPRESOR

Q1

Q2

W

El calor útil en esta configuración de la bomba de calor es el calor “robado” a la habitación

En el condensador pueden existir ventiladores para expulsar el aire y refrigerarlo, pero suponen un consumo eléctrico mínimo

El calor útil o calor obtenido es el que se “roba” a la habitación que queremos climatizar

EER = Q1 / W realizado

EER= Energy EfficiencyRatio

A menor diferencia de Tª, mayor EER

REFRIGERACIÓN / BOMBAS DE CALOR

26

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> ENFRIADORAS / BOMBAS DE CALOR

Page 27: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

Una enfriadora es una bomba de calor que sólo genera “frío”

TIPOS DE ENFRIADORASFUNCIONAMIENTO Y PARÁMETROS IMPORTANTES

• Aire – aire

• Aire – agua

• Agua – agua

• Esquema de funcionamiento

• Componentes de la instalación

• Rendimiento = EER

REFRIGERACIÓN / ENFRIADORA

27

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> ENFRIADORAS / BOMBAS DE CALOR

Page 28: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

EER= Q1 / W

∆T ∆P T P

EXTERIOR

INTERIOR

VÁLVULA COMPRESOR

Q1

Q2

W

El esquema de funcionamiento dependerá en función del tipo de enfriadora con el que nos encontremos

Agua: UTAAire: conductos de aire

Agua: Torres de refrigeración

Aire: ventiladores para refrigerar

REFRIGERACIÓN / BOMBAS DE CALOR

28

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> ENFRIADORAS / BOMBAS DE CALOR

Page 29: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

Los tipos de enfriadoras se diferencian en el rendimiento, así como en la existencia o no de circuitos secundarios

Aire – Aire Aire – Agua Agua – Agua

Circuito Secundario

No necesitanTuberías 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

No presentan problemas

No son recomendables las

torres de refrigeración

RendimientoEERCOP

Legionela

¿Dónde se utilizan ?

Splits en casa, la oficina, etc.

Grandes instalaciones centralizadas

No presentan problemas

Grandes instalaciones centralizadas

REFRIGERACIÓN / BOMBAS DE CALOR

2,5 - 3,52,5 - 3,5

2,5 - 33 - 3,5

4 - 5-

VRV

Circula refrigerante

3,2 - 43,8 - 4,2

No presentan problemas

Grandes instalaciones centralizadas

29

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> ENFRIADORAS / BOMBAS DE CALOR

Page 30: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

30

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

• Calefacción‐ Calderas

o Esquemao Tipos de calderaso Tipos de combustibles

‐ Radiadores eléctricos

‐ Bombas de calor

• Refrigeración‐ Enfriadoras / Bombas de calor

‐ Maquina de absorción

Agenda

Page 31: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

EER= Q1 / Q3

GASLÍQUIDO

EXTERIOR

INTERIOR

VÁLVULA

BOMBA

Q1

Q2

En los sistemas por absorción el trabajo del compresor se sustituye por el calor que se necesita para la separación

ABSORBENTE

ABSORCIÓN

SEPARACIÓN

Q3

Compresión térmica

REFRIGERACIÓN / SISTEMAS POR ABSORCIÓN

31

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> MÁQUINA DE ABSORCIÓN

Page 32: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

El inconveniente de esta alternativa es que el rendimiento que se obtiene es bajo

REFRIGERACIÓN

• 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 kWde frío

• Coste de mantenimiento elevado ya que requiere personal especializado

• Por esto el uso de las máquinas de absorción se reduce a instalacionesespecíficas:

−Instalaciones sin acceso a la red eléctrica−Instalaciones donde el calor es gratuito

32

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN >> MÁQUINA DE ABSORCIÓN

Page 33: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

• Introducción

• Demanda de climatización

• Sistemas de producción

• Sistemas de distribución

• Salidas – terminales

• Sistemas de ventilación

• Medidas de ahorro energético

AGENDA

Page 34: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

Los sistemas de distribución pueden ser por tuberías, por conductos de aire o por UTA’S, las cuales explicaremos con detalle

SISTEMAS DE TUBERÍAS

• Llamadas UTAS• Sistemas de distribución

de calor y tratamiento de aire

• Agua caliente• Común para:

‐ Suelo radiante‐ Sistema de radiadores‐ Fancoils

• Aire caliente• Común para:

‐ Bombas de calor como los Splits

CONDUCTOS DE AIRE CALIENTE

UNIDADES DE TRATAMIENTO DE AIRE

34

SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN

Page 35: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

Vista del conjunto impulsión, UTA, conductos de aire

UTA’S

35

SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN

Page 36: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

• Introducción

• Demanda de climatización

• Sistemas de producción

• Sistemas de distribución

• Salidas – terminales

• Sistemas de ventilación

• Medidas de ahorro energético

AGENDA

Page 37: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

Los radiadores convencionales se llenan con el agua caliente que proviene de la caldera

Sistema de radiadores

Suelo radiante Fan coils

• Intercambiador de calor: radiación y convección

• Sistema convencional

• Muy común en calefacciones centrales

• Temperatura alta (70ºC)

Agua / Aire Caliente

SISTEMA DE RADIADORES

Conductos sin impulsión

37

SALIDAS / TERMINALES

Page 38: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

El suelo radiante proporciona calor por conducción y convección

• 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)

SISTEMA DE SUELO RADIANTE

Sistema de radiadores

Suelo radiante Fan coils

Agua / Aire Caliente

Conductos sin impulsión

38

SALIDAS / TERMINALES

Page 39: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

Estratificación del calor con distintos sistemas de calefacción

SISTEMA DE SUELO RADIANTE

El suelo radiante proporciona una

distribución de calor optima. Es

interesante su instalación en edificios

con techos altos: Hall de centros

comerciales, aeropuertos,…

39

SALIDAS / TERMINALES

Page 40: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

Los Fan coils tienen un funcionamiento similar a las UTA’S

• Intercambio de calor agua – aire

• Ventilador más pequeño que el de la UTA

• Temperatura baja (35ºC)

FAN COILS

Sistema de radiadores

Suelo radiante Fan coils

Agua / Aire Caliente

Conductos sin impulsión

40

SALIDAS / TERMINALES

Page 41: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

Existen salidas de climatización sin impulsión ni terminar. Es el final de los conductos

• No hay ventilador de impulsión

• Salida directamente de losconductos de aire

• Temperatura baja (35ºC)

Sistema de radiadores

Suelo radiante Fan coils

Agua / Aire Caliente

Conductos sin impulsión

FAN COILS

41

SALIDAS / TERMINALES

Page 42: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

• Introducción

• Demanda de climatización

• Sistemas de producción

• Sistemas de distribución

• Salidas – terminales

• Sistemas de ventilación

• Medidas de ahorro energético

AGENDA

Page 43: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

La ventilación puede suponer un incremento considerable del consumo en climatización de un edificio

Tipos de ventilaciónImportancia de la ventilación

• La ventilación en sí misma supone un consumo energético bajo

− 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

• 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

SISTEMAS DE VENTILACIÓN

Page 44: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

• 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

AGENDA

Page 45: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

El consumo energético es igual al producto de la potencia, el tiempo y el factor de carga

EQUIPOS EN FUNCIONAMIENTO TODO O NADA

• Están parados o funcionando 100%

EQUIPOS EN FUNCIONAMIENTO CONTROLADO

DESCRIPCIÓN

EQUIPOS

CÁLCULO DEL CONSUMO

• 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 Consumo Energético (equipo) = P x t x FC*

Nota: *FC es Factor de carga 45

MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> ESTIMACIÓN CONSUMO

Page 46: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

Es complicado estimar el valor del factor de carga de los equipos

CÓMO ESTIMAR EL FACTOR DE CARGA DE LOS EQUIPOS

Mediciones

Ajuste del consumo

Observación durante las visitas

Experiencia

Simulación del edificio

Consumo a través de Facturas

Consumo a través de las demandas

Consumo = Demanda / Rendimiento

ALTERNATIVAS

46

MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> ESTIMACIÓN CONSUMO

Page 47: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

Debido a esto, es complicado estimar el ahorro de las medidas de ahorro

Medidas que disminuyen la

demanda

EJEMPLOS

CÁLCULO DEL AHORRO

• Mejora aislamiento• Doble ventana• Toldos

• Cambio de caldera• Cambio de enfriadora

Es necesario Simular

Nota: Estas medidas se refieren al sistema de producción o de distribución del calor o el frío

Consumo global (CAL o REF) = Demanda / Rendimiento

Medidas que aumentan el rendimiento*

Mejora de equipos (Reducir P o t)

• Variador de frecuencia en bombas

• Recuperador de calor

Consumo Energético = P x t

47

MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> ESTIMACIÓN CONSUMO

Page 48: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

• 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

AGENDA

Page 49: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

Posibilidades de ahorro en climatización

Reducción de la demanda• Aumentar aislamiento

de cerramientos• Sombrear ventanas

Adaptación del sistema• Cambio de volumen

constante a volumen variable

Sustitución de equipos

• Sust. Calderas• Sust. Enfriadoras

Aumento del rendimiento

• Sombrear enfriadoras• Aislar conducciones

49

MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> TIPOS DE MEDIDAS

Page 50: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

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

• Sustituir puertas y ventanas

• Aislamiento de paredes

• Aislamiento de conductos

TIPOS DE AISLAMIENTOS • 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

MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> REDUCCIÓN DE LA DEMANDA

Page 51: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

Reducir Qinfiltración

• Evitar infiltraciones de aire en puertas y ventanas

• 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

¿Cómo reducimos las pérdidas por infiltración ?

5151

MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> REDUCCIÓN DE LA DEMANDA

Page 52: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

La radiación es el aporte de calor más importante que se debe compensar con la refrigeración

• Mejorar el factor solar de las superficies opacas (color)

• Mejorar el factor solar de las ventanas

• Evitar la insolación directa sobre las ventanas (toldos, persianas venecianas)

• Evitar la radiación infrarroja sobre las ventanas (láminas opacas a IR)

¿CÓMO REDUCIR LA RADIACIÓN?

• Qradiación es muy importante en refrigeración

• Qradiación depende de la radiación solar y de los materiales del edificio

52

MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> REDUCCIÓN DE LA DEMANDA

Page 53: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

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 53

MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> REDUCCIÓN DE LA DEMANDA

Page 54: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

La demanda de calefacción es:

Qnecesario = Qconducción + Qinfiltración – (Qradiación + Qocupación + Qequipos + Qiluminación)

AJUSTE DE LA TEMPERATURA DE CONFORT EN INVIERNO

• 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

Aumento del rendimiento de los equipos

54

MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> REDUCCIÓN DE LA DEMANDA

Page 55: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

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

Aumento del rendimiento de los equipos

55

MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> REDUCCIÓN DE LA DEMANDA

Page 56: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

SITUACIÓN ACTUALLas estancias se encuentran climatizadas a 23ºC en invierno y a 20ºC en verano.

PROPUESTA DE AHORROModificar la temperatura de consigna de las estancias climatizadas hasta los 21ºC en invierno y los 26ºC enverano (según recomendaciones de confort del IDAE)

Ahorro energético (kWh/año) 113.794

Ahorro económico ($ CLP/año) 5.565.657

Inversión ($ CLP) 0

PRS (años) -

Ahorro ambiental (kg CO2/año) 44.493

Temperatura actual Temperatura deseada

Invierno Verano Invierno Verano23 ºC 20 ºC 21 ºC 26 ºC

56

MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> REDUCCIÓN DE LA DEMANDA

Ejemplo en Duoc UC Alameda: Regulación temperatura de consigna

Page 57: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

La sustitución de los principales equipos que componen el sistema de climatización supone un ahorro energético

Cambiar la caldera por una más eficiente

Sustituir enfriadoras o bombas de calor

Sustituir los motores de las bombas o las Climatizadoras

• 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

− 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

Sustitución de equipos

Ejemplos de sustitución de equipos

57

MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> SUSTITUCIÓN DE EQUIPOS

Page 58: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

SITUACIÓN ACTUALLas plantas 1, 2, 3 y 5 se encuentran climatizadas por equipos autónomos independientes en cada estancia queutilizan R-22 como refrigerante.

PROPUESTA DE AHORROInstalación 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 según las necesidades

La mejorar de eficiencia de los VRV con respecto a los equipos instalados no es muy elevada

Recuperación de calor en estaciones con temperaturas suaves Es necesario sustituir las unidades interiores

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

MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> SUSTITUCIÓN DE EQUIPOS

Ejemplo en Duoc UC Alameda: Instalación de sistemas VRV

Page 59: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

Hay diferentes posibilidades de aumentar el rendimiento de los equipos de climatización

• 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

Aumento del rendimiento de los equipos

Cambiar el quemador de la caldera

Recuperadores de calor

Aislar conducciones

Ejemplos de aumento de rendimiento de quipos

59

MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> AUMENTO DE RENDIMIENTO EQUIPOS

Page 60: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

SITUACIÓN ACTUALLa sede Alameda de DUOC UC cuenta con 3 VRV distribuidas en la cubierta del edificio y sinsombreamiento alguno que los proteja de la radiación solar directa.

PROPUESTA DE AHORROInstalación 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) 799

Ahorro económico ($ CLP/año) 39.063

Inversión ($ CLP) 118.406

PRS (años) 3,0

Ahorro ambiental (kg CO2/año) 312

60

MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> AUMENTO DE RENDIMIENTO EQUIPOS

Ejemplo en Duoc UC Alameda: Sombreamiento equipos VRV existentes

Page 61: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

Estas medidas consisten en adaptar el sistema a las condiciones variables de clima, ocupación…

• Las necesidades de climatización son siempre diferentes, ya que dependen de diversos factores variables

− Clima: temperatura, radiación…− Ocupación− Uso

• 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

• Estas medidas consisten en ser capaz de adaptar el sistema para que se adapte de manera eficiente a una demanda variable

Adaptación del sistema de climatización

Variadores de frecuencia en bombas o torres de

refrigeración

Control del caudal de ventilación

Control de la tª de funcionamiento de las

calderas

Ejemplos de adaptación del sistema

61

MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> ADAPTACIÓN SISTEMA

Page 62: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

• 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

El Free Cooling es un enfriamiento gratuito utilizando el aire exterior siempre que las condiciones lo permitan

REFRIGERACIÓN

62

MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO >> ADAPTACIÓN SISTEMA

Page 63: CREARA Sistemas de Climatizacion

Curso Eficiencia Energética – Duoc UC 2013

Rafael FernándezCrearaespecialistas en eficiencia y ahorro de energía

[email protected] / [email protected]