Alternativas eficientes en climatización · • Una caldera de vapor de 2,300 [kgv/h]. Esta...
Transcript of Alternativas eficientes en climatización · • Una caldera de vapor de 2,300 [kgv/h]. Esta...
Alternativas eficientes en climatización
Adelqui Fissore – Universidad de Concepción.
Introducción
La fábula de la rana hervida
Introducción
Introducción
SUSTENTABILIDAD
Gasto en investigación y desarrollo (% del PIB) Fuente Banco mundial. http://datos.bancomundial.org/indicador/GB.XPD.RSDV.GD.ZS?page=1
Análisis de la situación actual
Como país nos hace falta pensar, meditar y replantearse el país que queremos… Se ha tenido muchos cambios últimamente, y la esencia se ha dejado al azar.
0
1
2
3
4
5
Porcentaje [%
]
Pais
Chile Argentina Brasil China Alemania Finalndia Japon Korea
Porcentaje del PIB destinado a la investigación en 2014
Introducción
Evolución histórica de la calefacción
Introducción
Esto claramente no es lo que se espera de la Innovación Tecnológica en Calefacción.
Se deben usar las tecnologías apropiadas considerando todas las
variables del entorno. Soluciones propias
Que se entiende por climatización eficiente
Que se entiende por climatización eficiente
Atributos de un buen sistema de climatización. Punto de vista usuario
• Bajo costo de operación• Bajo costo de inversión
• Sin contaminación interior• Seguridad de operación (incendio, intoxicación, etc.)• Seguridad de suministro de combustible• Calidad del ambiente interior. • Control.• Bajo costos de mantención.• Vida útil.• Servicio técnico adecuado y en el tiempo preciso.• Independencia (local, comunitario edificio, distrital)• Tamaño pequeño, portátil, etc.• Alta factibilidad de instalación (chimenea, napas de agua, etc.)• Residuos (combustible y equipos)• Valor residual
Que se entiende por climatización eficiente
Atributos de un buen sistema de climatización. Punto de vista país
• Los mismos anteriores (aprox.) +
• Contaminación exterior• Ciclo de vida• Combustible nacional• Industria nacional (combustibles y equipos)• Desechos (equipos y combustibles), con un criterio diferente
Que se entiende por climatización eficiente
¿ Que pasa con la eficiencia térmica del sistema ?
Que se entiende por climatización eficiente
Reservas de carbón USA
Por ahora el problema sigue siendo económico
Como se compatibilizan los mas importantes
• Bajo costo de operación (CO)• Bajo costo de inversión (CI)• Bajo costos de mantención (CM).• Vida útil (n).• Valor residual
Análisis técnico económico.
• Forma de análisis simple y directa basada en el costo anual.• La mayor parte de los costos anteriores son anuales.• Se debe pasar el costo de inversión a costos anualizado.• Se puede despreciar en primera instancia el valor residual
Costos total mínimo
,
Energéticos y costos
Energético Poder CalorificoLeña 4.08 [kWh/kg]Pellet 4.98 [kWh/kg]Kerosene 9.78 [kWh/l]GLP 12.97 [kWh/kg]Gas Natural 10.86 [kWh/Nm3]Petroleo Diesel 10.87 [kWh/l]Electricidad 1.00 [kWh/kWh]
Energéticos mas usados en calefacción en Chile. Para Aire acondicionado solo se usa la electricidad.
Energéticos disponibles
Energético Poder Calorífico PrecioPrecio por energía [$/kWh]
Leña 4.08 [kWh/kg] $76 $/kg 18.6
Pellet 4.98 [kWh/kg] $172 $/kg 34.5
Kerosene 9.78 [kWh/l] $520 $/l 53.2
GLP 12.97 [kWh/kg] $1,000 $/kg 77.1
Gas Natural 10.86 [kWh/Nm3] $650 $/Nm3 59.9
Petróleo Diesel 10.87 [kWh/l] $480 $/l 44.2
Electricidad (base) 1 [kWh/kWh] $110 $/kWh 110.0
Electricidad (inv.) 1 [kWh/kWh] $144 $/kWh 144.0
18,634,5
53,2
77,1
59,944,2
110,0
144,0
Leña Pellet Kero. GLP GN Pet. El B El Inv
Precio [$/kWh]
Energético
Precio por energía
El poder calorífico no aporta mucho, hay que combinar con
los precios de los combustibles.
Tecnología para uso energético
ƞCaldera antigua 0.60Caldera tradicional 0.82Caldera Condensación 0.93Caldera a leña 0.68Caldera a pellet 0.80Calefactor a leña 0.64Calefactor a pellet 0.77Calefactor eléctrico 1.00BC aire ‐ aire Tradicional 2.60BC aire ‐ aire Inverter 3.20BC agua ‐ agua 3.70
También se debe considerar las eficiencia de los equipos en que se van a usar las tecnologías.
Rendimientos estacionales estimados de
algunas tecnologías.
Los valores de las bombas de calor son para modo calefacción. En modo enfriamiento los COP son un poco mas bajos.
Tecnología para uso de energético
• CA: caldera antigua a petróleo• CT: caldera tradicional a GLP o
GN• CC: caldera condensación • CL: calefactor a leña• CP: Calefactor a pellet• Cal L: Caldera a leña• Cal P: caldera a pellet• Cal E: calefactor eléctrico• BB AA: Bomba de calor Aire
aire tradicional• BC AA I :Bomba de calor aire –
aire inverter.• BC G: Bomba de calor
geotérmica• CGHC: Calefactor a gas con
chimenea.
Tecnología para uso de energético
• CA: caldera antigua a petróleo• CT: caldera tradicional a GLP o
GN• CC: caldera condensación • CL: calefactor a leña• CP: Calefactor a pellet• Cal L: Caldera a leña• Cal P: caldera a pellet• Cal E: calefactor eléctrico• BB AA: Bomba de calor Aire
aire tradicional• BC AA I :Bomba de calor aire –
aire Inverter.• BC G: Bomba de calor
geotérmica• CGCH: Calefactor a gas con
chimenea
Costos de inversión[$/kWh] de demanda al año – Para demanda anual de 2000 [kWh/año]
Tecnología para uso de energético
Costos total. Operación + inversión ( Para una demanda de 2000 [kWh/año] )
• CA: caldera antigua a petróleo• CT: caldera tradicional a GLP o
GN• CC: caldera condensación • CL: calefactor a leña• CP: Calefactor a pellet• Cal L: Caldera a leña• Cal P: caldera a pellet• Cal E: calefactor eléctrico• BB AA: Bomba de calor Aire
aire tradicional• BC AA I :Bomba de calor aire –
aire Inverter.• BC G: Bomba de calor
geotérmica• CGCH: Calefactor a gas con
chimenea
Tecnología para uso de energético
Costos total. Operación + inversión – Para una demanda de 1000 [kWh/año]
• CA: caldera antigua a petróleo• CT: caldera tradicional a GLP o
GN• CC: caldera condensación • CL: calefactor a leña• CP: Calefactor a pellet• Cal L: Caldera a leña• Cal P: caldera a pellet• Cal E: calefactor eléctrico• BB AA: Bomba de calor Aire
aire tradicional• BC AA I :Bomba de calor aire –
aire Inverter.• BC G: Bomba de calor
geotérmica• CGCH: Calefactor a gas con
chimenea
Tecnología para uso de energético
Costos total. Operación + inversión – Para una demanda de 5000 [kWh/año]
• CA: caldera antigua a petróleo• CT: caldera tradicional a GLP o
GN• CC: caldera condensación • CL: calefactor a leña• CP: Calefactor a pellet• Cal L: Caldera a leña• Cal P: caldera a pellet• Cal E: calefactor eléctrico• BB AA: Bomba de calor Aire
aire tradicional• BC AA I :Bomba de calor aire –
aire Inverter.• BC G: Bomba de calor
geotérmica• CGCH: Calefactor a gas con
chimenea
Que se entiende por climatización eficiente
Compatibilizar con el resto de los atributos• Bajo costo de operación• Bajo costo de inversión
• Sin contaminación interior• Seguridad de operación (incendio,
intoxicación, etc.)• Seguridad de suministro de combustible• Calidad del ambiente interior. • Control.• Bajo costos de mantención.• Vida útil.• Servicio técnico adecuado y en el tiempo
preciso.• Independencia (local, comunitario
edificio, distrital)• Tamaño pequeño, portátil, etc.• Alta factibilidad de instalación (chimenea,
napas de agua, etc.)• Residuos (combustible y equipos)• Valor residual
• Contaminación exterior• Ciclo de vida• Combustible nacional• Industria nacional (combustibles y
equipos)• Desechos (equipos y combustibles), con
un criterio diferente
Otros antecedentes a considerar
Optimizar la envolvente térmica y la ventilación
Efecto de la actualización de la ordenanza
• La nueva ordenanza es muy restrictiva.• Las demandas de energía van a bajar drásticamente.• Los departamentos bien orientados quedarán casi cero energía.
Escenario cercano a los 1000 kWh/año o menor• Costo por kWh alto pero pocos
kWh.• La calefacción eléctrica directa,
bombas de calor aire aire e incluso los calefactores a parafina en competencia.
• Se van a requerir equipos mucho mas pequeños. Hoy ya están sobredimensionados.
• Los Split mas pequeños van a quedar sobredimensionado.
• Tarea para la industria. A competir en este contexto.
Otros antecedentes a considerar
Problemática de la calefacción en edificiosNo todos los dptos. usan la misma cantidad de calefacción
Para disminuir las perdidas por distribución toma fuerza la calefacción eléctrica directa.
Otros antecedentes a considerar
Diseños mas eficientes
Potencia
Tiem
po
Equipo
de alta eficiencia y
baja poten
cia
Equipo
interm
edio
Equipo de bajo costo y baja
eficiencia. Consumo punta
Se requiere un sistema de gestión de la energía
Pot. 1Pot. Total
Pot. 2
Pot. 3
Otros antecedentes a considerar
Recuperadores de calor
• En centros comerciales se puede calefaccionar con el calor rechazado por los sistemas frigoríficos.
• Recuperación de condensados• Recuperación de gases residuales
Otros antecedentes a considerar
En sistemas de aire acondicionadoComercial, oficinas e industrial
• Free Cooling• Enfriador evaporativo (industrial)• Cuidar la carga de iluminación (se paga 2 veces)• Equipos de alta eficiencia en la base• Recuperadores de calor• Ventiladores eficientes (alabes curvados hacia atrás) • Sistemas de piscinas eficientes• otros
Aplicación Los Angeles
Caso de estudio 1
Implementación de 3 viviendas con bombas de calor Inverter y paneles fotovoltaicos
Aplicación Los Angeles
Aplicación Los Angeles
Cuidar los detalles de la aislación de las viviendas
después de la instalación de los sistemas solares
Aplicación Los Angeles
Aplicación Los Angeles
Descripción de datos y resultados
• Casa 1: 50 m2. Bomba de calor de 9.000 BTU/h y 500 W pico de paneles PV
• Casa 2: 70 m2. BC 18.000 BTU/h y 750 W de PV• Casa 3: 100 m2. BC 18.000 BTU/h y 1000 W pico de PV
• Inversiones entre 2 y 3.3 millones de pesos
• Costos de operación entre 0 y 15.000 pesos al año
• Costos total del orden de: 92 $/kWh. De todas formas, permite resolver el problema que la gente no tiene dinero para pagar la operación que no sea leña.
Aplicación Hospital de Concepción
Caso de estudio 2
Hospital Regional de ConcepciónProyecto ENELAnálisis fase diseño
Aplicación Hospital de Concepción
• Aislación de cañerías.• Aislación de cañerías y estanques en la subestación térmica TPC: Esto genera un ahorro tanto en la pérdida de
calor misma de los equipos, como en los “chiller” que deben gastar energía nuevamente para refrigerar este sector.
• Instalación de 3 Bombas de calor aerotérmicas de 80 KWt cada una. Estas estarán destinadas principalmente a cubrir las demandas de ACS, aunque no se descarta apoyar al servicio de calefacción en el caso en que la potencia disponible sea superior a la requerida para el ACS.
• Instalación de una Bomba de calor aerotérmica de 80 KWt para cubrir parte de la demanda de ACS del sector TPC.
• Una caldera de vapor de 2,300 [kgv/h]. Esta caldera suplirá el vapor necesario para la calefacción del edificio TPC, el vapor para los consumos de vapor directo en TPC y MB y como apoyo al consumo de ACS en TPC.
• 4 calderas de condensación de pie de 320 kWt cada una. Estas calderas estarán orientadas principalmente a suplir la calefacción y ACS del sector Monoblock (MB). En la medida que quede potencia disponible, también podrá proveer de agua caliente para los servicios de calefacción y ACS en CAA.
• Sistema de Control Integrado para optimizar los procesos de generación y transferencia de energía en la central térmica. Este sistema controlará las variables térmicas y de control de la central térmica, el que buscará los equipos óptimos y puntos óptimos de funcionamiento de los equipos.
Aplicación Hospital de Concepción
Modelo de consumos horarios
Aplicación Hospital de Concepción
Consumos por equipos.
La idea es tener la mayor parte del tiempo operando los equipos mas eficientes (bombas de calor)
Aplicación Hospital de Concepción
Consumos calculados antes y después del proyecto
Gracias
La idea es antorcha que enciende las almas