SIMPOSIO DE EFICIENCIA ENERGETICA• Dimensionar los equipos de HVAC. ... ESTIMACIÓN DE CARGAS...

ingeniería

HERRAMIENTAS DE INGENIERIA DE LOS SERVICIOS ENERGÉTICOS EN EDIFICIOS SOBRE UN CASO PRACTICO

SIMPOSIO DE EFICIENCIA ENERGETICAMADRID 2012

ingeniería

I. METODOLOGIA1. Planteamiento General en Edificios.2. Evaluación Energética.3. Herramientas de Evaluación

II. TOMA DE DATOSIII. EVALUACION ENERGETICA

1. Análisis Climatológico2. Evaluación de las mediciones.3. Modelo de simulación.

IV. EVALUACION DE MEJORAS• Resumen de las Medidas

V. VALORACION DE LAS MEDIDAS• Mapa Económico de Medidas

VI. ESTUDIO ECONOMICO‐FINANCIERO DE LAS MAEsVII. CONCLUSIONES

ÍNDICE

ingenieríaI. METODOLOGÍA

1. Planteamiento General en EdificiosPartiendo de los datos de la envolvente, los sistemas y las características

ocupacionales y funcionales, se desarrolla un modelo energético del edificio Mediante la simulación del comportamiento a lo largo de las 8760 horas de un año tipo con la climatología se calculan tanto la demanda (Calefacción, Refrigeración (para climatización), Iluminación y Equipos eléctricos) como los consumos energéticos (Electricidad). Los datos del modelo se calibran de modo que con estos se puedan explicar los consumos reflejados en las mediciones.

Con los consumos discriminados se calculan los costos energéticos debidos a:• Climatización• Calefacción• Ventilación• Iluminación


1. Planteamiento GeneralSobre el modelo calibrado se proponen distintas medidas de ahorro y eficiencia

energética (MAE):• Medidas de la envolvente.• Ventilación natural, free cooling.• Recuperación de calor.• Estrategias de funcionamiento de los equipos y luminarias• Sistemas de movimiento de fluidos, agua y aire. Caudal constante o

variable.• Sustitución de equipos dentro del ámbito de la EE.• Cogeneración.• Fuentes de EERR.• Otras.


2. Evaluación EnergéticaDe acuerdo a la definición de ASHRAE aplica el modelo clásico de estimación

directa “Forward clasic approach” que utiliza una metodología de definición del modelo considerando el diagrama de flujo de la siguiente pagina

En particular existirán dos situaciones que podrán o no convivir en un mismo modelo:

• Dimensionar los equipos de HVAC.• Calcular el consumo de energía.

En general se simplificarán, en la manera del lo posible, los modelos agrupando edificios, espacios y sistemas si estos elementos se comportan de forma y funcionalidad similar. Cuando se empieza a plantear el estudio es fundamental realizar este análisis y documentarlo ya que en la fase de introducción de datos es frecuente tender a complicar nuevamente el modelo.


Definición del edificio

LocalizaciónDatos de diseñoDatos de los materialesZonas térmicasCargas internasPerfiles de usoInfiltraciones

Climatología

Temperatura de b. secoTemperatura de b. húmedoNubosidad Velocidad del vientoPresión atmosférica

ESTIMACIÓN DE CARGAS

TÉRMICAS

Definición de los sistemas

Tipo de sistemasPotencias, caudales, eficiencia , temperaturas de trabajoHorarios de funcionamiento

ANÁLISIS DE LOS SISTEMAS

ANÁLISIS DE LAS CENTRALES DE PRODUCCIÓN

TÉRMICA

ESTIMACIONES ENERGÉTICAS Y

ECONÓMICAS

Cargas de calefacción , aire acondicionado y

ventilación

Cagas horarias en los equipos

Demanda horaria de calefacción aire acondicionado y

ventilación

Demanda horaria total y consumo

de energía

Costos de explotación

Definición de las centrales térmicas

Tipo de equipos de producciónPotencias, caudales, eficiencia , temperaturas de trabajoHorarios de funcionamiento Suministros energéticos

Parámetros económicos

Factores de dinamización económicaTiempo de vida del proyectoInversionesCostos de operación y mantenimiento


3. Herramientas de EvaluaciónClimatologíaPrograma Meteonorm. Los datos obtenidos se procesan mediante TRNSYS

para calcular los distintos parámetros del aire (principalmente la humedad absoluta y la entalpía) así como para evaluar procesos psicométricos

Envolvente: Energy Plus del DOEAnálisis de Sistemas: Energy Plus. Sin embargo, cuando estos sistemas no

puedan ser evaluados directamente en la herramienta del modelo energético, se realizarán cálculos aislados utilizando los siguientes programas:

∙ HAP. Hourly análisis Program de Carrier∙ TRNSYS. Se pueden definir todos los sistemas.∙ Herramientas desarrolladas o a desarrollarse. Consistentes en la

automatización de cálculos en Excel.


3. Herramientas de EvaluaciónModelo energéticoEnergy Plus. El método empleado para los cálculos es el de “Funciones de

Transferencia”. Este método fue desarrollado por ASHRAE y considera los siguientes efectos:

• Envolvente• Demanda Energética• Inercia Térmica • Evaluación del SistemaTemperaturas de los locales, de los fluidos, del aire de impulsión.Condiciones exteriores.Funcionamiento de compresores, condensadores, ventiladores, variadores de frecuencia, horarios de funcionamiento)

• Horarios de funcionamiento.• El método de cálculo es dinámico ya que considera el comportamiento a lo largo

de las 8760 horas del año climatológico y la interacción de todos los sistemas

ingenieríaII. TOMA DE DATOS

Situación y descripción del complejo, Datos aportados por el cliente: Planos, Horarios, Equipos, características.

Datos de Campo: Consumos energéticos, descripción de los sistemas actuales, comprobación de los datos aportados por el cliente.

ingenieríaIII. EVALUACION ENERGETICA

1‐ Análisis Climatológico: Situación , Psicometrías, Soleamiento, Vientos, Potencial de medidas pasivas, Sombras entre edificios

2‐ Evaluación de las mediciones: Descripción de las medidasEl perfil diario, por ejemplo el del jueves, denota los horarios de

funcionamiento y ocupación del edificio:

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TKW

TKW

A las 6:30 arrancan los servicios comunes y la iluminación. La iluminación de oficinas, Los servicios comunes, Los equipos ofimáticos. El consumo base 45kW iluminación de seguridad


Día TipoDe las mediciones tomadas en las dos acometidas, se calcula la potencia media para cada hora y se construye un día tipo del que se obtiene la siguiente curva horaria de todo el edificio

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Curva horaria kW día tipo MED1+MED2

MED 1 + MED 2


3‐Modelo de Simulación

Definición del modeloCalibración del modelo con las medicionesPara la calibración se construye una tabla de 8760 datos con los distintos consumos y demandas del edificio. De esta tabla se obtiene el consumo parcial de electricidad debido a la iluminación, la climatización y los equipos de ofimática a los que se les añaden los consumos base de la iluminación de seguridad, en este caso. La calibración se realiza modificando los horarios, datos de iluminación, equipos considerando un día típico de mediados de octubre, en este caso. Debido a que los datos medidos solo representan una semana de septiembre la varianza entre la simulación y los consumos puede ser del orden del 20%.


Comparando la simulación y la medición tenemos para el día tipo de septiembre:

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Consumo estimadoCon el modelo calibrado, simulamos y calibramos los consumos mensuales y anuales

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Total electric power

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Chiller Input9%

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Hot WaterPump1%

Heat pump Input1%

Base security ligthing32%

Reparto de consumos

ingenieríaIV. EVALUACION DE MEJORAS

Medidas PropuestasMedidas sobre el sistema de iluminación.Free Cooling con la ventilación.Horarios de Iluminación y Ventilación.

Resumen y mapa de las medidas.

ingenieríaV. VALORACION DE LAS MEDIDAS

Descripción general de la valoración.

Medida 1: iluminación (M1)Medida 2: Free Cooling

ingenieríaVI. ESTUDIO ECONOMICO‐FINANCIERO DE LAS MAEs

•Análisis de los parámetros económico‐financieros de cada una de las MAEs.•Determinación de la varianza o desviación típica.

ingenieríaVII. CONCLUSIONES

•Metodología•Toma de Datos•Herramientas y construcción de modelo energético•Calibración•Propuesta y evaluación de las MAEs•Mapa de MAEs•σ de cada MAE•Estudio económico‐financiero de las MAEs.

ingeniería

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